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主管单位: 中华人民共和国教育部

主办单位: 重庆大学

编辑出版: 《土木与环境工程学报(中英文)》编辑部

主       编: 刘汉龙

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2096-6717

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    2021年第43卷第6期
      土木工程
    • 霍润科,钱美婷,李曙光,熊爱华,丁凡,张茹萍

      2021,43(6):1-9, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.077

      为拓展酸性介质与砂岩之间的细观特性研究,基于数字岩心模型和格子Boltzmann方程,开展砂岩受酸腐蚀过程的加速模拟试验,分析不同酸性环境下受酸腐蚀砂岩的渗流特性。通过CT扫描设备探究受酸腐蚀砂岩内部矿物组成的结构变化;利用Image J和Avizo可视化图像处理软件建立了受酸腐蚀砂岩的数字岩心,结合格子Boltzmann方程构建出砂岩受酸腐蚀过程中的渗流模型,分析砂岩受酸腐蚀过程中内部孔隙结构和渗流特性的变化规律。研究结果表明:CT扫描试验可展示砂岩内部的矿物组成及孔隙分布,反映酸性溶液对砂岩的腐蚀程度;渗透深度随孔隙率的增大而增大,变化速率先快后慢,最后趋于稳定,说明基于Boltzmann方程构建的渗流模型对模拟砂岩受酸腐蚀过程具有较好的适用性。

    • 于永堂,郑建国,张继文,梁小龙

      2021,43(6):10-16, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.051

      孔隙水压力是评价黄土高填方场地变形与稳定的重要参数。为探讨沟谷地形中黄土高填方场地孔隙水压力增长和消散规律,对陕北某黄土高填方工程进行了施工期和工后期的孔隙水压力监测和分析。结果表明:在分析超静孔隙水压力的增长和消散规律时,须扣除因土层压缩和地下水位变化而引起的静水压力变化值;孔隙水压力的增长和消散主要受地下水位和填土荷载的影响;土方填筑快,孔隙水压力增长快,反之,孔隙水压力增长慢,甚至消散;施工期的孔隙水压力增量与填土荷载增量呈近似线性关系,多级荷载的孔隙水压力系数小于0.2,土体始终处于稳定状态;工后期孔隙水压力消散缓慢,沉降达到完全稳定需要较长时间。

    • 彭俊辉,张军辉,郑健龙

      2021,43(6):17-26, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.064

      路基土动态回弹模量是沥青路面结构设计中的重要参数,准确获取路基土动态回弹模量一直是道路工程领域的重要研究课题之一。在调研路基土动态回弹模量测试方法相关成果的基础上,通过有限元数值计算、试探性试验,建立考虑行车荷载加卸载时长影响的路基土动态回弹模量测试方法;选取两种典型的路基土,开展考虑行车荷载加卸载时长的动态回弹模量试验。试验结果表明:两种土质动态回弹模量随围压增大而增大,随循环偏应力、加载时长的增大而减小;随着加载时长的增加,路基土动态回弹模量减小可达34.6%,加载时长的影响不容忽视;不同加载时长下,路基土动态回弹模量随围压、循环偏应力的影响规律基本一致。

    • 杨文钰,郑俊杰,章荣军,乔雅晴

      2021,43(6):27-37, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.053

      盾构掌子面稳定性的不确定性分析多侧重于土性参数的变异性,较少考虑支护压力的变异性。基于K-L级数分解法建立描述土性参数空间变异性的三维随机场,研究土性参数变异性对掌子面失稳模式、极限支护应力的影响规律,讨论支护压力的均值与变异系数对失效概率的影响,并据此确定支护压力均值特征值。结果表明:黏性土黏聚力与内摩擦角的空间变异性对掌子面稳定性有重要影响,其中内摩擦角的影响更甚;掌子面失稳模式与随机场局部分布密切相关,当掌子面前方随机场较分散时,可能发生局部破坏;掌子面的失效概率与支护压力的均值和变异系数密切相关,支护压力的均值越大,变异系数越小,失效概率越小;提出了掌子面支护压力均值特征值的概念,并结合失效概率给出了确定方法。

    • 刘伟煌,朱怀龙,贺斯进,言建标,徐长节

      2021,43(6):38-47, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.192

      基坑开挖数值分析的关键在于土体本构的选择和计算参数的合理选取,硬化模型(HS模型)是应用较为广泛的模型之一。通过采用GDS空心扭剪试验仪(SS-HCA)和常规固结仪完成大量室内试验,获取了南昌地区软土层的硬化模型参数,对各层土参数中模量之间的比例关系进行探讨,并将试验得到的结果与相关文献的结果进行比较和总结。运用PLAXIS有限元数值计算软件,对南昌某地下室深基坑工程进行数值模拟,土体本构模型采用程序内置的HS模型。结果表明,围护桩深层水平位移的实测数据与数值计算结果基本吻合,表明获取的HS模型参数及方法适用于南昌地区基坑开挖的数值分析。

    • 刘飞禹,郑其婷,王军,应梦杰

      2021,43(6):48-56, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.083

      为研究颗粒形状对粗粒土-格栅界面剪切行为的影响,选择碎石和具有相同粒径分布的玻璃珠作为试验材料,利用动态直剪仪对碎石-格栅和玻璃珠-格栅界面进行一系列单调直剪试验、循环剪切试验和循环后单调直剪试验,分析竖向应力分别为30、60、90 kPa下加筋碎石和加筋玻璃珠界面的单调直剪特性;研究在位移幅值分别为1、3、6、9、12、15 mm的循环加载作用下两种加筋界面的循环剪切特性,并对比分析了循环剪切前、后两种加筋界面单调剪切特性的异同点。结果表明:单调直剪试验中,3种竖向应力下碎石-格栅界面的抗剪强度和最大剪胀量均大于玻璃珠-格栅界面的相应值。循环剪切试验中,在不同剪切幅值的循环加载作用下,碎石-格栅和玻璃珠-格栅界面的循环剪切行为存在差异。循环后单调直剪试验中,碎石-格栅界面循环后的界面抗剪强度较未经受循环加载的界面有所提高,幅值为15 mm的界面除外;所有幅值下玻璃珠-格栅界面循环后的抗剪强度均发生退化。

    • 刘红,张吾渝,冯永珍,王鹏

      2021,43(6):57-64, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.129

      利用GDS空心圆柱扭剪仪,在不同平均主应力条件下对青海重塑黄土进行一系列定向剪切试验,研究平均主应力对青海重塑黄土应力应变特性的影响。试验保持中主应力系数b不变,在不同平均主应力条件下,将重塑黄土试样分别进行主应力轴未发生旋转和旋转45°两种剪切破坏应力路径的剪切试验。结果表明:平均主应力和主应力方向角对重塑黄土的强度和变形有着显著影响;重塑黄土在大主应力方向角等于45°剪切破坏时峰值八面体剪应力与平均主应力呈线性关系,重塑黄土破坏时所产生的八面体剪应变发展趋势基本相同;剪切过程中,重塑黄土的大主应变和小主应变成对称发展,破坏时中主应变只有小幅度增长。当八面体剪应力-应变曲线没有出现峰值时,建议采用八面体剪应变为15%对应的八面体剪应力作为重塑黄土的破坏标准。

    • 王立兴,吴文兵,杨晓燕,张云鹏,王奎华

      2021,43(6):65-73, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.144

      基于虚土桩模型,研究了桩端应力扩散效应对单桩沉降的影响。结合虚土桩模型和Boussinesq解,提出考虑桩端应力泡形扩散的应力泡形虚土桩模型来考虑桩端土对桩的支承作用;利用荷载传递法,对桩周土采用双折线模型,推导得到层状地基中考虑桩端应力泡性扩散的单桩沉降解析解;讨论了弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、附加应力值等参数对单桩沉降的影响;结合工程实测数据,将该方法与现有理论解进行对比,验证了方法的合理性。应力泡形虚土桩模型的最大优势在于能够较严格地给出桩端应力扩散边界,具有更广泛的工程应用价值。

    • 刘建宇,王春艳,刘冒佚,丁选明,刘欢

      2021,43(6):74-81, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.049

      通过室内模型试验研究钙质砂地基中桩基的水平承载特性,分析桩长对桩顶位移、桩顶转角、桩身弯矩以及桩侧土体压力分布的影响,并与福建标准砂地基中的模型桩进行了比较。试验结果表明:桩长对水平承载特性具有显著影响;增加桩长能明显提高单桩水平极限承载力,桩身变形逐渐由刚性转动转变为弯曲变形;弯矩沿桩身的分布范围由全段分布转变为集中在桩身上半部分;桩侧土压力主要分布在迎土侧的上部土层中,土体压力随着水平荷载的增加而发生明显变化;在低应力水平下,钙质砂中单桩水平承载力要大于标准砂中桩基承载力,钙质砂在较高应力水平下的模型试验有待进一步探究。

    • 倪玉双,蒋耀华,杨春侠

      2021,43(6):82-87, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.132

      基于贝叶斯理论推断既有建筑砌体抗压强度,将现场原位轴压法测试的砌体抗压强度作为先验信息,同时利用块体和砂浆回弹法检测强度的推定值,按照《砌体结构设计规范》(GB 50003—2011)中的砌体抗压强度计算公式构造似然函数,联合先验信息和似然函数,推导既有建筑砌体抗压强度的后验分布,研究结果表明:通过后验分布可得到综合各种信息的既有建筑砌体抗压强度的合理推断值。且已建立的后验分布可作为下一次抗压强度贝叶斯推断的先验信息,可实现既有建筑砌体抗压强度值的动态长期观测,为砌体结构的定期维修和加固提供依据,为砌体结构的可持续发展提供基础。

    • 张霓,郑晨阳,羡丽娜,王连广

      2021,43(6):88-94, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.126

      为研究玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴压下的徐变性能,对空心柱轴压下的受力特性进行分析,建立了适用于玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴压徐变公式。编制轴心受压荷载作用下徐变分析程序计算徐变应变与时间关系曲线,并通过已有试验对该程序的正确性进行验证。在程序正确性的基础上,计算空心率、混凝土强度、作用荷载及玻璃纤维管壁厚等主要参数对其轴压徐变性能的影响。结果表明:空心柱的徐变应变在28 d以内(作用初期)增长较快,28 d以后增长速度变得缓慢,大约6个月以后徐变应变趋于稳定。空心率和混凝土强度对玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴压徐变影响较小,其次是玻璃纤维管壁厚,作用荷载对徐变影响较大。

    • 高越青,潘碧豪,梁超锋,肖建庄,何智海

      2021,43(6):95-102, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.145

      CO2强化不同品质和粒径再生骨料的特性研究尚不系统和完善。在约20% CO2浓度和自然环境压力条件下,考虑再生粗骨料(RCA)品质和粒径的影响,试验测试了CO2强化再生骨料(CRCA)的碳化率、CO2吸收率、碱度、残留CO2气体含量、吸水率及CO2强化再生骨料混凝土(CRAC)的抗压强度和抗氯离子渗透性能。结果表明:CO2强化再生骨料的碳化率和CO2吸收率随再生骨料水灰比的增加而增加;CO2强化显著降低了再生骨料的碱度,且CO2强化再生骨料粒径越小、水灰比越低,其残留CO2气体含量越高;CO2强化显著降低了再生骨料的吸水率,明显提升CO2强化再生骨料混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能。

    • 沈炼,唐春朝,韩艳,汪阔,李春光,蔡春声

      2021,43(6):103-112, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.127

      风环境是评价人居生活质量好坏的重要指标,随着国民经济的快速发展,越来越多的高耸楼宇应运而生,这些楼宇会较大程度地改变已有小区的风环境,给小区居民正常生活带来困扰,而当前对该问题的针对性研究还十分匮乏。以长沙通用时代国际社区为研究背景,利用大尺度风洞(10 m×3 m×21 m)对新增高耸建筑后的小区风环境进行了全方位、多工况试验研究,并基于超越概率法对有无新增高耸建筑小区风环境舒适度与危险度进行定量评估。结果表明:城市小区平均风剖面与湍流度剖面指数值要远高于规范值,表明城市小区具有较大的地表粗糙度。新增高耸建筑会显著改变其邻近区域风环境,如高耸建筑对通用时代小区100、200、300 m范围内平均风速分别造成了25%、6%和2%的加速作用,在增加高耸建筑后小区风环境舒适度与危险度超越概率最大值分别增加了2倍和6倍。

    • 环境工程
    • 周乐安,蒋倩,孙士权,张伟,高阳,王鑫

      2021,43(6):113-123, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.069

      抗生素在各个行业中的广泛使用及其难降解性导致其富集进入水体而危害人类健康,越来越多的研究聚焦于水体中抗生素的去除。微生物电化学系统(BES)结合有机质生物降解和电信号刺激有效加速了废水中各类抗生素的去除。在现有文献的基础上,综述了BES对于各类抗生素去除的性能,阐述了BES系统在降解抗生素时,电极表面的电活性微生物组成、抗生素的微生物电化学代谢途径,总结了抗生素在BES系统中去除的影响因素,分析了各类传统废水处理技术与BES耦合技术对于抗生素的去除效率,并对BES在抗生素去除中的优缺点进行了总结。

    • 郑豪,程松,沈晨,于伟华,刘福强

      2021,43(6):124-133, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.067

      化工、医药等行业会产生大量含难降解有机物的工业废水,这类废水成分复杂、毒性大,已成为工业水处理领域的难题。电芬顿技术因具有高效去除能力而备受关注,但传统的电芬顿技术仍面临铁离子在中性条件下稳定性差、三价铁还原速率慢、过氧化氢产量低等问题。通过投加有机或无机配体、过渡金属协同作用、杂原子修饰碳材料等不同强化方法,可有效解决上述难题,从而强化电芬顿技术处理效果。综述助催化剂强化电芬顿技术的主导作用原理,比较分析典型助催化剂的优缺点,并针对机理研究不够透彻、催化剂合成工艺复杂、单一技术不能充分发挥优势等问题,展望其在制备与应用等方面的发展方向,以期为助催化剂强化电芬顿技术去除难降解有机物提供参考。

    • 万雨轩,王鑫

      2021,43(6):134-144, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.073

      废水处理过程中涉及多种氮转化途径,其中,异化硝酸盐还原为铵(Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium,DNRA)能够将NO3-/NO2-转化为NH4+,是氮素转化的重要一环。概述了DNRA过程的两步反应机理以及涉及的微生物,着重讨论了废水处理中影响DNRA过程的潜在因素,包括溶解氧、碳源种类、氮源种类、碳氮比、温度、pH值以及废水成分等,总结分析了各种因素如何调控DNRA与反硝化过程对硝态氮的竞争,并对废水处理中DNRA过程的两种主要分析手段进行了介绍。综述了DNRA过程在废水处理中的发生机制及其贡献,对未来DNRA过程的深入研究及废水中氮的去除或回收具有重要意义。

    • 张晗,公维佳,白朗明,曾玮琛,陈睿,李圭白,梁恒

      2021,43(6):145-154, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.078

      比较曝气头曝气以及膜曝气两种曝气方式支持的菌藻共生系统在不同的运行条件下对污染物的去除效能,探讨去除机理。结果表明,以膜曝气为基础的MABAR对氨氮、总氮、磷、化学需氧量(COD)的去除负荷相对于以曝气头曝气为基础的HABAR,最高分别提升1.44、21.22、3.08、52.09 kg/m2/m3。藻类积累方面,MABAR在5个阶段的积累量都高于HABAR,最高提升15.17 mg/cm2。这不但归因于膜曝气良好的无吹脱和高效的碳化能力为自养藻类提供了充足的无机碳,而且膜曝气为一些十分有利于藻类生长的细菌,例如Acidovorax、RhodobacterAcinetobacter,提供了良好的生存环境。MABAR不但能够提升去除效能,还能够促使光生物膜反应器抵抗冲击,维持稳定,这对未来光生物反应器的实际应用提供了一种新的运行方式。

    • 孟雨桐,赵智强,高金索,张耀斌

      2021,43(6):155-164, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.062

      剩余污泥的水解破壁是其厌氧消化的限速步骤。投加Fe (Ⅲ)氧化物可富集具有异化铁还原功能的Fe (Ⅲ)还原菌,强化复杂有机物的分解,是一种促进剩余污泥水解破壁的有效手段。然而,在实际工程中,连续投加Fe (Ⅲ)氧化物不经济。亚硝酸盐作为反硝化中间产物,被报道能促进污泥水解破壁,同时可将污泥中的Fe (Ⅱ)化学氧化为Fe (Ⅲ),但对于亚硝酸盐引发的Fe (Ⅱ)氧化和Fe (Ⅲ)还原过程对污泥水解破壁及后续厌氧消化的影响却鲜有报道。向剩余污泥中添加亚硝酸盐,发现其中97.3%的Fe (Ⅱ)被氧化为Fe (Ⅲ),进而参与异化铁还原。扫描电镜和三维荧光光谱结果表明,添加亚硝酸盐组污泥水解破壁明显,有机物大量释出;微生物群落分析表明,添加亚硝酸盐组反硝化细菌和Fe (Ⅲ)还原菌显著富集。厌氧消化结束后,相比对照组(未添加亚硝酸盐),添加亚硝酸盐组污泥减量化和累积甲烷产量分别提高21%和86%。

    • 李阳,关小红,董红钰

      2021,43(6):165-171, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.070

      高级氧化技术是去除水中新型有机污染物的重要方法之一。研究Fe (Ⅱ)活化亚硫酸盐(Fe (Ⅱ)/亚硫酸盐)体系降解卡马西平(CBZ)的动力学及体系中活性氧化物种对CBZ降解的贡献。结果表明:当亚硫酸盐浓度由0.20 mmol/L增加至0.50 mmol/L时,反应20 min时Fe (Ⅱ)亚硫酸盐体系对CBZ的去除率不断增加,而进一步增加亚硫酸盐浓度时,卡马西平的去除率不再进一步增加。当反应初始pH值为3.0~7.0时,Fe (Ⅱ)/亚硫酸盐体系均可降解CBZ,在初始pH值为5.0时,此体系对CBZ的去除率最高,反应平衡时CBZ的去除率达87.3%。此外,铁盐中SO42-和Cl-对Fe (Ⅱ)/亚硫酸盐体系降解CBZ基本无影响。综合电子顺磁共振检测及淬灭剂实验的结果可知,Fe (Ⅱ)/亚硫酸盐体系中所产生的活性氧化物种包括硫酸根自由基(SO4-·)、羟基自由基(HO·)和过一硫酸根自由基(SO5-·),它们均对卡马西平的降解起贡献作用,其中SO4-·和HO·起主要贡献作用。

    • 李秋月,陈欣冉,黄开波,梁佳豪,陶雪琴,党志,卢桂宁

      2021,43(6):172-179, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.071

      有机磷酸酯(OPEs)阻燃剂与重金属铬是电子垃圾拆解区环境中常见的复合污染物。研究300 W汞灯(λ=365 nm)照射下Fe (Ⅲ)在水溶液中同时光催化氧化磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)和还原Cr (Ⅵ)的性能,考察Fe (Ⅲ)、Cr (Ⅵ)和TCEP初始浓度的影响,探讨UV/Fe (Ⅲ)体系中Fe (Ⅲ)/Fe (Ⅱ)氧化还原循环再生性,并验证UV/Fe (Ⅲ)对其他OPEs降解的适用性。结果表明:在UV/Fe (Ⅲ)体系中,光催化降解TCEP和还原Cr (Ⅵ)同时发生。Fe (Ⅲ)初始浓度的增加有利于Cr (Ⅵ)的光催化还原和TCEP的氧化降解。Cr (Ⅵ)的还原随着TCEP初始浓度的增加而增加,但不同Cr (Ⅵ)浓度对TCEP的降解效率影响并不明显。在UV/Fe (Ⅲ)体系中,5次循环实验都能实现TCEP的完全降解和Cr (Ⅵ)的还原。此外,该体系对其他OPEs与Cr (Ⅵ)的复合污染也有类似的光催化效果。Fe (Ⅲ)作为均相光催化剂可以处理含OPEs和Cr (Ⅵ)的复合污染。

    • 孙东,沈莉萍,张志鹏,曹楠,熊亭亭,龚正君

      2021,43(6):180-186, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.077

      随着铬工业化利用的发展,铬污染问题日益严峻。基于金属网易分离的优势,采用化学沉积法制备Al/Cu双金属网材料,实现对Cr (Ⅵ)的快速去除,并通过静态试验系统优化了反应温度、溶液pH值、Al/Cu双金属网投加量等条件。对Al/Cu双金属网材料进行表征,发现Cu涂覆呈现疏松的珊瑚状颗粒原位生长在铝网表面;Cr (Ⅵ)去除的静态试验表明,在较大的pH值(3.0~9.0)范围内Al/Cu双金属网对Cr (Ⅵ)的去除率可达到90%以上;当Al/Cu双金属网的投加量为3片、Cr (Ⅵ)初始浓度5 mg/L、反应温度40℃时,对水中Cr (Ⅵ)的去除效果最佳。机理分析表明:Al/Cu双金属网表面形成大量的电偶原电池,促进Al0的腐蚀,释放电子将Cr (Ⅵ)还原为Cr (Ⅲ);双金属网表面[H]abs的产生进一步促进对Cr (Ⅵ)的还原,生成Cr (OH)3或以絮凝物的形式沉积在双金属网表面,达到从水溶液中去除Cr (Ⅵ)的目的。易分离的Al/Cu双金属网有助于实现地下水等水体中Cr (Ⅵ)的快速去除,具有良好的工程应用前景。

    • 敖蒙蒙,刘利,魏健,宋永会,陈婷婷,熊兆锟,赖波,陈忠林

      2021,43(6):187-196, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.076

      为考察β-内酰胺类抗生素在臭氧氧化过程中的降解规律与特征,采用臭氧直接氧化法处理水中4种典型β-内酰胺类抗生素。研究不同pH值条件下臭氧氧化典型β-内酰胺类抗生素的降解效果,利用淬灭实验探究降解机理,分析中间产物并推测降解路径。研究结果表明:改变pH值对阿莫西林和头孢氨苄降解效果没有显著影响,酸性条件对青霉素钠降解有抑制,碱性条件对头孢曲松钠降解有促进。淬灭实验结果表明:叔丁醇(TBA)对阿莫西林和头孢氨苄的降解有一定的促进作用,说明阿莫西林和头孢氨苄的降解由臭氧分子直接氧化主导;随着TBA浓度的升高,对青霉素钠和头孢曲松钠的抑制效果更加显著,说明青霉素钠和头孢曲松钠以羟基自由基(·OH)间接氧化为主导。阿莫西林、头孢氨苄、青霉素钠和头孢曲松钠臭氧氧化过程中分别生成了4、6、3、3种主要中间产物,降解途径包括β-内酰胺环断裂、去甲基化、水合反应、加成反应等过程。

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    • 基于模糊理论的地铁深基坑非对称施工安全风险评估

      吴波, 赵睿, 蒙国往, 陈辉浩, 黄惟, 刘家粱, 程懿

      地铁深基坑非对称施工相较于一般深基坑工程施工难度更大、风险性更高。为合理有效地对地铁深基坑非对称施工工况进行风险评估,以广州某地铁深基坑工程为依托,构建了以围护结构、既有线车站非对称土压力、基坑环境、周围环境和现场安全管理为基准的风险评价指标体系。采用模糊层次分析法和多级模糊综合评判方法,建立了地铁深基坑非对称施工评估模型。由定量计算结果可以得到深基坑非对称施工风险在评价集中对应的风险等级,与实际工程情况相吻合。由评估结果所得到的各指标所占权重大小,可采取相应的措施来降低该指标风险。该地铁深基坑非对称施工评价体系和评估模型可供类似工程参考借鉴。

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    • 真空预压联合逐级强夯和电渗法的试验研究

      李水江, 汤家郗, 李校兵, 王军, 符洪涛, 刘飞禹

      真空预压联合电渗法常用于疏浚淤泥地基处理,但存在排水板淤堵以及电极腐蚀严重、能耗大等问题,导致该法在实际应用中受限。本文提出真空预压-低能量逐级加能强夯联合电渗法来克服传统联合法的缺陷,通过5组室内模型对比试验,采用孔压消散比PPDR确定强夯启动时间,研究最优强夯启动时间点。试验过程中监测土体的孔隙水压力、排水量、土表沉降和电流强度,在试验前后测量土体含水量、十字板剪切强度及阳极腐蚀量。研究结果表明:与真空预压联合电渗法相比,在真空预压阶段启动强夯可使淤堵土柱开裂,有效提高真空预压的排水效率;强夯后土体表面裂缝减少,整体性更好,电渗固结过程产生的阳极腐蚀量和能耗降低;在PPDR为70%启动强夯,土体的排水量增大11.99%,土表沉降增大41.11%,处理后的十字板剪切强度达到65kPa,获得了更好的处理效果。

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    • 含旋转振子的周期基础对地震弯曲波的隔震作用

      刘冠辰, 张之伟, 黄建坤, 胡雨村

      本文提出了一种含旋转振子的周期性基础(PF)板,用于高层建筑对地震弯曲波的隔震。早期对PF隔震的研究主要是针对平面波。然而,地震波对于周期性基础板结构更易激发弯曲波。本研究突破了以往研究仅针对平面波的局限性,对弯曲波输入的频散关系进行了探究。本文通过有限元法,利用可以考虑板厚影响的SHELL单元,计算了PF板的弯曲波衰减域,系统性地研究了材料参数和几何参数对弯曲波衰减域的影响。通过对三维有限元模型进行弯曲波和地震波入射的数值仿真试验,验证了PF隔震的有效性。研究结果表明,弯曲波衰减域对连杆的宽度和弹性模量变化很敏感;在弯曲波输入下PF的衰减域在10Hz以下,与混凝土基础板相比,PF对弯曲波的隔震效率大于60%,能够作为高层建筑的隔震基础。该新型基础结构形式为高层结构的弯曲波隔震提供了新的参考方向。

      • 1
    • 基于遍布节理模型的不同大变形等级层状软岩隧道层理角度影响研究

      潘文韬, 何川, 吴枋胤, 徐迪, 王飞, 杨文波, 寇昊

      为探究不同大变形等级下层理角度对层状软岩隧道的影响,基于九绵高速全线软岩大变形隧道,通过岩石力学试验确定遍布节理模型参数,基于数值模拟,探究了不同软岩大变形等级下(轻微、中等、强烈),层理角度对层状软岩大变形隧道围岩及支护体系受力变形的影响,并通过现场统计的层理角度与大变形情况统计规律对数值模拟的结果进行验证。相关研究表明:(1)层理小角度(0°、15°)与大角度(90°)围岩变形、支护结构受力变形较大,随着大变形等级增大,层理角度引起的围岩支护变化效果越明显。(2)随层理角度增大围岩变形从拱底逐渐转移到右拱腰。围岩变形主要发生在隧道轮廓与层理面相切的位置,拱底以及左拱脚对层理角度变化较为敏感。(3)初支应力偏向以及节理塑性区大致与层理弱面法向一致,随着层理角度的增加,节理的剪切塑性区由拱顶、拱底转移到左拱脚、右拱肩最终偏移到左右拱腰上下位置。初支拉应力比初支压应力对层理角度更为敏感,垂直节理增大了张拉剪切破坏塑性区贯通的风险,但剪切破坏塑性区半径反而有可能减小。(4)现场的统计规律为小角度与大角度大变形等级较高,层理角度为60°以下岩层破坏发生在拱腰以及拱肩,随层理角度增大有向拱肩发展趋势,大角度层理时岩层破坏主要发生在拱腰。

      • 1
    • 预制钢骨混凝土柱-钢梁组合节点试验研究

      王其辉, 吴成龙, 李绍辉, 刘继明

      针对装配式混凝土结构中梁柱节点连接构造复杂、施工效率低等问题,设计开发了一种预制钢骨混凝土柱-钢梁组合节点,通过拟静力试验,研究了不同梁端连接方式对新型节点抗震性能的影响。结果表明:不同梁端连接方式的节点试件均为梁端受弯破坏,破坏位置在翼缘连接板处,实现了节点域附近塑性铰外移的效果;翼缘连接板和混凝土的应变受梁端连接方式的影响较大,钢梁腹板、H型钢骨和纵向钢筋的应变受到的影响相对较小;栓焊混合节点和螺栓节点属于半刚性连接,焊接节点属于刚性连接;各试件的滞回性能良好,承载力和刚度退化性能稳定,延性系数在4.03-11.84之间,等效粘滞阻尼系数在0.24-0.36之间。该类型节点具有良好的承载能力和抗震性能,满足现有抗震设计要求。

      • 1
    • 生态混凝土绿色护坡植生性与耐久性研究

      王家庆, 吴健生, 黄凯健, 王佳梁

      大孔隙护坡生态混凝土作为传统边坡防护混凝土的替代品,在实际工程中可有效保护服役地区的边坡生态环境,具有较好的生态和社会效益。本文通过植生性能、耐久性试验及微观机理分析研究大孔隙护坡生态混凝土内部碱环境的关键调控方法。研究结果表明:(1)复合降碱方法可以实现较好降碱效果;(2)降碱处理后的大孔隙护坡生态混凝土与黑麦草和高羊茅具有很好的匹配性,满足植被的生长需求。(3)植物生长前后,生态混凝土的抗压强度及孔隙率未产生显著变化。综上,生态混凝土碱环境调控方法与草种协同技术的提出有利于大孔隙护坡生态混凝土的性能提升,进一步推动促进“绿色可持续型”生态混凝土材料在护坡工程中的实际应用。

      • 1
    • 钻爆法施工隧道塌方风险量化评估模型及其应用研究

      仝跃, 岳瑶, 黄宏伟, 周应新, 雷华, 段晓彬

      钻爆法被广泛应用于隧道等地下工程的建设中。受地质条件和施工等因素的影响,塌方事故频频出现,多造成人员伤亡、机械损坏、工期延误等不良后果。然而目前的风险评估方法多以定性为主,难以继续满足隧道安全风险管理的需要。鉴于此,根据风险定义,考虑围岩物理力学参数的变异性,应用Monte-Carlo方法和数值分析实现隧道塌方发生概率的定量化分析,并基于普氏平衡拱理论实现隧道塌方规模的定量化预测;结合施工人员、机械的时空分布特征及其易损性实现人员伤亡风险、工期延误风险和经济损失风险的定量化计算;利用ALARP原则和F-N曲线建立可量化的风险接受准则,实现塌方风险的定量化评估。最后,结合具体工程案例说明所建立的风险量化评估模型可以为隧道等地下工程的塌方风险的定量化评估提供一定的借鉴和指导。

      • 1
    • 基于车桥振动的桥梁振型识别及主梁挠度计算方法

      亓兴军, 亓圣, 王珊珊, 丁晓岩

      根据桥梁间接测量法的基本原理,对一座三跨连续梁桥建立车桥振动的有限元模型,提取车辆匀速通过桥梁时接触点竖向加速度时程响应,采用快速傅里叶变换得到加速度频谱图,应用峰值拾取法识别出桥梁的前三阶频率;利用带通滤波技术从接触点竖向加速度响应中提取与桥梁频率相关的分量响应,通过希尔伯特变换得到测试桥梁的前三阶振型,与有限元理论振型进行比较,结果表明在车速为4m/s和8m/s时前三阶识别振型的MAC(模态保证准则)均大于0.99;基于桥梁有限元模型将识别的振型进行质量归一化,计算主梁的测试位移柔度矩阵,设计桥梁标准荷载试验方案,利用柔度矩阵预测主梁在试验荷载下的挠度,并与理论挠度进行比较,结果表明车速为4m/s和8m/s时预测挠度与理论挠度误差均小于5%,满足工程精度要求。为车桥耦合振动间接测量法在实际工程中的进一步应用提供了重要的基础理论参考。

      • 1
    • 低活性矿渣内养护水泥砂浆的自收缩与电阻率相互关系

      杜玉会, 李双喜

      用预吸水低活性矿渣作为内养护材料替代细集料,研究低活性矿渣内养护砂浆的自收缩与电阻率变化规律,揭示两者的相互关系。并从微观角度研究低活性矿渣内养护的机理。研究结果表明:随着低活性矿渣掺量的增加,砂浆早期强度降低幅度大,但随着龄期的延长,砂浆中后期强度降低幅度小于早期降低幅度,建议低活性矿渣合适掺量为细集料质量的15%-25%;低活性矿渣内养护对砂浆电阻率发展影响明显,在凝结硬化前,浆体电阻率随低活性矿渣掺量的增大而增大;在凝结硬化后,浆体电阻率随低活性矿渣掺量的增大而减小;低活性矿渣内养护能有效抑制浆体各阶段的自收缩,尤其在快速收缩阶段和短暂膨胀阶段作用最为明显,同时36h后的电阻率与自收缩有很好的对应关系,即可通过电阻率发展趋势预测自收缩的变化情况;低活性矿渣内养护砂浆的界面过渡区相比较普通砂浆更致密均匀,优化了浆体的界面过渡区并细化砂浆基体孔结构,降低100~1000nm之间的大毛细孔,增加了凝胶孔和小毛细孔的含量,平均孔径显著降低。

      • 1
    • 煤气化废水尾水的生物强化处理与微生物响应特性

      董莹, 时绍鹏, 宋诚, 刘春红, 徐颜军, 刘鸿, 王兴祖

      煤气化废水难降解有机物含量高、毒性大,常规生化处理很难达到较理想的处理效果。本研究以煤气化废水生化处理出水为研究对象,采用生物菌剂和促生剂来强化煤气化废水的生化处理效果,并探讨了生物强化的微生物机制。反复批式实验结果表明,单独投加原油降解菌群对废水的化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)去除改良效果最高,与只投加污泥的空白相比,可使三个实验周期内平均COD去除率提高19.7%;单独投加促生剂能使早期出水COD浓度显著下降,但效果难以维持长久;联合投加原油降解菌群和吐温80,可使30 d内COD平均去除率提高21.5%。微生物生态学分析表明,促生剂和菌剂联合强化对煤气化废水中优势菌属Candidatus Competibacter和Defluviimonas的影响较小,但明显增加了系统中的微生物多样性;在微生物互作关系网中,具有较高权重和紧密中心性的Limnobacter和Gaiella是煤气化废水处理系统中的关键物种;香草醛和香草酸盐降解途径是煤气化废水处理系统中微生物的关键降解途径,推测香草醛或香草酸盐是煤气废水中多种复杂有机物降解的共同中间体或结构类似物。

      • 1
    • 次氯酸钠消毒中磺胺二甲氧嗪的降解与风险评价

      丁朋飞, 陆金鑫, 汤慧俐, 郑璐, 杜尔登, 彭明国

      自来水原水中新兴污染物的存在对饮用水水质安全提出新的挑战。对典型磺胺类抗生素磺胺二甲氧嗪(Sulfadimethoxine,SDM)在次氯酸钠消毒过程中的氯氧化反应进行研究,考察余氯初始浓度、溶液pH值、氨氮、无机阴离子对反应的影响,探究SDM氯氧化降解机理,评估其生态风险。结果表明,在SDM初始浓度15 μmol.L-1、余氯初始浓度60 μmol.L-1的条件下,120 s内SDM去除率达到95.9%,降解过程符合准二级反应动力学。降解速率常数随着氨氮浓度增加而减小,随余氯初始浓度增大而增大,背景阴离子Cl-、NO3-、SO42-对反应影响甚微,HCO3-、CO32-对反应有抑制作用,中性条件下有利于SDM氯氧化反应。基于高分辨质谱HRMS Orbitrap解析出9种降解中间产物,降解过程中发生氯代反应、脱甲基反应和羟基加成反应等。SDM在消毒过程中的完全去除并不意味着生态风险的有效削减,对饮用水水质安全构成潜在风险。

      • 1
    • 侧压竹集成材梁受剪承载力试验研究

      邓谋韬

      竹集成材是一种融入了现代加工技术且强质比高、环保美观的工程复合竹。我国对竹集成材的研究及应用起步较晚,其抗剪性能的研究较为复杂且较少,该文为研究剪跨比对侧压竹集成材梁受剪承载力的影响,以剪跨比为变化参数,设计了剪跨比分别为0.75、1.0、1.5、2.0和2.5的5组(每组3根)竹集成材梁进行四点弯曲试验,研究侧压竹集成材梁在荷载作用下的变形特征、破坏形式及剪跨比的影响规律,探究竹集成材梁抗剪性能的影响因素及其承载能力的计算方法。研究表明,竹集成材梁具有较高的承载力和刚度;其受剪承载力与剪跨比有关;其破坏形式主要为两种,当剪跨比由小到大变化时,竹集成材梁的破坏形式由层间剪切破坏向弯曲破坏变化;当剪跨比小于1.5时,发生层间剪切破坏,而大于等于1.5时,发生弯曲破坏。提出了竹集成材梁的受弯承载力、受剪承载力和弹性变形计算公式,并与实测值进行对比吻合较好。

      • 1
    • 桥梁温度作用与效应2020年度研究进展

      肖林

      温度作用是桥梁结构在建造、使用过程中需要考虑的重要荷载。随着交通网络的延伸,越来越多的桥梁结构受到严酷的环境温度作用,同时桥梁交通环境复杂化也使得桥梁遭受火灾并发生损失的几率增大。深入研究桥梁环境与火灾温度场,识别其作用与效应,有利用从设计、建造与养护等方面保障桥梁结构安全。本文就国内外2020年度桥梁环境温度作用、温致效应、桥梁火灾作用与效应方面最新研究进展进行梳理与总结,并基于以上最新研究进展,对未来桥梁温度作用与效应方面研究热点和方向做了展望。

      • 1
    • 岩土材料的基因特征及其测试方法研究

      刘东升, 刘汉龙, 吴越, 仉文岗

      岩土材料由于其固有的天然成因,其基本物理力学特性总是表现出不同程度的空间变异性。基于十分有限的检测数据很难对岩土材料的整体物理力学特征进行描述,而特征参数取值的差异对岩土工程稳定状态的判别和相关工程设计结果的影响不可忽略。基于这一原因,首次提出了用于对一定空间范围内的特定岩(土)性材料性质整体特性进行描述的岩土材料基因特征概念,给出了基因特征的定义及其基本属性,提出了运用大数据理论对大量实际工程中检测到的岩土材料参数数据进行统计分析并寻找其基因特征的思路。研发了岩土材料基因特征大数据管理及分析软件系统,实现了对岩土材料大数据实施收集、传输、分类、筛选、管理和统计分析的功能,并结合重庆地区收集到的7万余条典型岩土材料数据对该地区的典型岩土材料基因特征进行了初步分析,得到了相应的基因图谱,为该地区岩土材料参数的取值、工程建设以及地质灾害防治等提供了的参考依据。

      • 1
    • 冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结性能试验研究

      李星儿, 苗吉军, 曾在平, 陈超

      为研究冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结滑移性能,以冻融循环次数、钢管壁厚、混凝土强度等级为变量,共设计21个试件进行推出试验。试验分析了冻融损伤作用下圆钢管混凝土柱粘结强度、荷载滑移及钢管应变的变化规律。试验结果表明:经冻融循环作用后的圆钢管混凝土柱荷载-滑移曲线与未经冻融试件荷载-滑移曲线趋势相似,均可分为上升段、下降段、残余段;受冻融循环作用影响圆钢管混凝土柱界面粘结性能下降,粘结强度与冻融循环次数成反比,界面滑移量总体呈上升趋势;增大套箍系数可增加试件界面粘结强度,提高圆钢管混凝土柱抗冻性能。根据试验结果,提出考虑冻融循环次数和套箍系数的圆钢管混凝土柱粘结强度计算表达式,计算结果与试验结果吻合良好。

      • 1
    • 基于松动圈理论的软岩大变形隧道锚杆支护优化研究

      王睿, 张煜, 黄晓东, 邓祥辉, 袁岽洋, 丁潇

      高地应力软岩区修建隧道时,由于软岩自身强度低、膨胀性强,又受高地应力挤压,若施工措施不当易发生软岩大变形,给工程建设带来巨大困难。根据围岩松动圈理论,采用统一强度准则,考虑中间主应力的影响,分析围岩应力状态,得到适用于软岩大变形隧道围岩松动圈半径计算公式。对安岚高速谢家坡隧道围岩进行弹塑性分析得到,软岩大变形隧道围岩松动圈沿横断面分布并不均匀,呈边墙大拱顶小的趋势,且随大变形级别的升高和支护反力的减小而增大。结合现场测试得到II级大变形松动圈厚度拱顶处为6.5~7.0m,边墙处为7.0~7.5m;III级大变形松动圈厚度拱顶处为7.5~8.0m,边墙处8.0~8.5m;并以松动圈厚度为依据优化系统锚杆长度。对优化段监测可见围岩变形显著减小,稳定性有效提高。

      • 1
    • 钢筋混凝土桥墩拟静力正交试验及数值模拟

      李贵乾, 唐光武, 郑 罡

      为系统研究多参数组合对圆形钢筋混凝土桥墩延性抗震性能的影响,并建立较可靠的数值分析模型,开展了以墩高(剪跨比)、纵筋率、轴压比、配箍率为因素的四因素、三水平圆形钢筋混凝土桥墩拟静力弯曲破坏正交试验,并基于 OpenSees 纤维模型及等效塑性铰模型对试验桥墩的骨架曲线、滞回性能进行了数值分析。结果表明:试验桥墩位移延性在5.3~8.4,等效粘滞阻尼比在 0.19~0.29,具有良好的抗震性能;在置信度为0.1的水平下,墩高、纵筋率对极限位移有显著影响,剪跨比、纵筋率对最大侧荷载有显著影响,纵筋率对累计耗能有显著影响,剪跨比、轴压比对等效屈服弯曲刚度有显著影响,且除剪跨比对最大侧向荷载呈负相关关系外,其余均呈正相关关系;数值分析结果与试验结果吻合良好,基于等效塑性铰模型的截面层次及构件层次的数值模拟均可作为钢筋混凝土桥墩抗震性能评估的有效方法。

      • 1
    • 部分组合混凝土夹心板在温度作用下的力学行为

      梁建国, 雷灵芝, 王吉波, 李诚鄀, 刘宇新

      为了减轻混凝土夹心板作为建筑围护结构时因承受内外叶温度差作用而导致墙体开裂或破坏的情况,对混凝土夹心板在温度作用下的内力和变形进行了研究。将混凝土夹心板内外叶连接件匀质化,并假设内外叶混凝土只产生弯曲变形且内外叶的弯曲曲率不同,推导出混凝土夹心板的界面应力的解析解,从而得到夹心板内外叶最不利截面位置以及内外叶内力和挠度的理论计算公式,并用有限元软件ABAQUS对理论公式进行了验证。结果表明:理论公式与有限元分析结果吻合较好,且部分组合混凝土夹心板内外叶的跨中最不利截面内力与连接件刚度无关,跨中最大挠度随连接件刚度增大而增大,但增大幅度很小。

      • 1
    • 胶凝砂砾石材料参数概率统计和相关距离分析

      徐 通, 孙 伟, 何蕴龙, 陈贤颖, 林沛元

      胶凝砂砾石坝筑坝材料具有较大的变异性,有必要研究其参数概率分布形式。通过三座实际工程现场试验资料的分析,基于 或K-S有限比较法,对胶凝砂砾石材料参数进行了概率统计分析,提出了参数分布的推荐概型:推荐采用正态分布作为密度的分布概型;采用对数正态分布作为弹性模量的分布概型;推荐采用对数正态分布作为强度的分布概型;推荐采用 分布作为泊松比 的分布概型。另外,文章还对胶凝砂砾石坝相关距离问题进行了探讨,指出其竖直向相关距离可取0.5~2.0m,水平向可取5~30m。

      • 1
    • 南通地铁盾构下穿既有建筑诱发基础沉降分析

      张斌, 王瑞, 汪优

      针对盾构机下穿既有建筑问题,以南通地铁1号线环城东路站至中级人民法院站盾构区间下穿森大蒂花苑老旧居民区为研究对象。基于现场沉降监测,进行盾构施工对既有邻近建筑基础沉降的影响分析,针对盾构隧道下穿该老旧居民区进行数值模拟,综合考虑上部建筑荷载及盾构施工对围岩的扰动,对建筑物基础沉降进行了分析。结果表明:盾构机在高富水砂土、粉土中掘进时,由于对地层的扰动和孔隙水消散等原因,易使机头扭转,造成掘进不稳定,最终引起地表沉降;而通过设置合理的土压力值,保持掘进面平衡,尽量使盾构机平稳通过,同时做好注浆、衬砌与地层间缝隙填充等工作,能够有效减小盾构引起的地表沉降。

      • 1
    • 考虑残余应力的焊接节点疲劳寿命有限元分析

      何余良, 钱昕, 叶肖伟, 张治成

      为研究残余应力对焊接结构疲劳性能的影响,本文基于热力耦合计算方法建立了热弹塑性有限元模型,模拟T型节点焊接全过程及焊后热处理的温度场与应力场。基于扩展有限元法建立了T型焊接节点断裂力学数值模型,将焊接应力场作为初始条件引入模型并分析其对疲劳裂纹动态扩展行为的影响。研究结果表明,未考虑残余应力时,焊接节点疲劳裂纹向焊缝两端均匀发展,裂纹扩展形式与实验不符;焊后热处理可以显著降低焊接产生的高拉伸应力和压缩应力,但对疲劳寿命的增幅较小,仅为6.1%;考虑残余应力后疲劳裂纹扩展路径与实验更为接近,焊接结构有限元模拟应考虑焊接残余应力对疲劳裂纹扩展路径的影响。

      • 1
    • 循环使用全装配钢-混凝土组合梁抗弯试验研究

      侯和涛, 鲁玉曦, 臧增运, 高梦起, 熊方明

      本文主要研究一种可循环使用全装配钢-混凝土组合梁,由预制混凝土楼板和钢梁通过新型剪力连接件(以下简称“紧固件”)组合为一体,紧固件固定于预制楼板的钢导槽上,通过钢梁和预制楼板交界面的摩擦来传递两者之间的剪力。为研究此新型全装配钢-混凝土组合梁在静荷载作用下的受弯性能,共进行了6组足尺试件在简支条件下的四点弯曲试验。6组试件均为部分剪力连接,包括5组可循环使用全装配钢-混凝土组合梁和1组采用栓钉作为剪力连接件的现浇组合梁,主要变化参数为预制混凝土楼板的数量及纯弯段的长度。试验结果表明,在单调荷载作用下该组合梁表现出一定的组合作用。预制板数量越多试件的初始刚度越小,但对试件的受弯极限承载力没有明显影响,纯弯段的长度变化对试件的初始刚度和受弯极限承载力均没有明显影响。

      • 1
    • 聚脲喷涂钢制罐体抗爆性能的试验及数值研究

      杨光, 韦建树, 蒋月新

      为考查聚脲涂层对钢制罐体抗爆能力的增强效果,本文对内侧喷涂聚脲涂层的缩尺模型罐和无涂层模型罐进行了两次地面爆炸实验,并采集罐体测点位移时程及残余变形等响应数据。同时,采用LS-DYNA软件中的ALE流固耦合分析方法对罐体的爆炸响应过程进行有限元模拟,并考查涂层粘接设定和罐体材料对涂层防护效果的影响。试验结果表明,内侧喷涂聚脲涂层能够显著降低罐体最大位移及残余变形。数值模拟结果显示,聚脲涂层与钢板间的不同接触设置对于罐体位移峰值结果的影响可以忽略,而对于罐体残余位移的影响较大;同时,随着钢材屈服强度的提高,聚脲涂层的位移降低比例逐渐减小。

      • 1
    • 基于非平稳随机场的水泥土堤坝边坡可靠度分析

      杨亮, 刘辉, 章荣军, 郑俊杰

      采用水泥固化疏浚淤泥作为堤坝填料往往会使堤坝土体参数具有较高的变异性;同时,在水泥土堤坝填筑过程中,通常设置水平排水板加速土体排水固结,这使得主固结完成后水泥土强度随排水板位置呈现出一定的空间变化趋势,通常的平稳或准平稳随机场模型很难表征这一趋势。为此,本文提出了一种不排水抗剪强度垂直排水板方向衰减的非平稳随机场模型,并以水泥土堤坝边坡为例,结合强度折减法和蒙特卡洛模拟,对比了本文提出的非平稳随机场模型和传统平稳随机场模型、深度趋势非平稳随机场模型对边坡安全系数和滑动面分布的影响,讨论了模型中趋势参数对可靠度的影响。结果表明:平稳随机场模型及深度趋势非平稳随机场模型的计算结果偏于危险,本文提出的非平稳随机场模型既能考虑土体不排水抗剪强度沿深度方向的趋势项与随机波动项,也能考虑其沿垂直排水板方向的衰减趋势,与现有研究符合较好。

      • 1
    • 南京长江漫滩废弃粉土改良填筑路基试验研究

      张赛, 章剑青, 尚石磊, 丁建文, 李耀宇, 邱近哲

      为实现基坑开挖废弃粉土的资源化利用,研究了水泥、石灰改良长江漫滩粉土路基的工程力学特征以及稳定性。通过击实试验、无侧限抗压强度试验、水稳性试验以及微观试验,分析改良粉土的强度特性及耐久性变化规律,论证长江漫滩粉土作为路基填料的可行性。试验结果表明:掺加水泥、石灰后,土体力学性能得到大幅改善;不同掺量下浸水5d后,改良土的水稳系数均大于0.6,水稳系数随水泥掺量的增加而增加,随石灰掺量的增加先增大后减小。微观试验表明,水泥、石灰在土体中生成的胶凝物质,对土颗粒具有包裹和联结的作用。综合考虑改良土的强度和水稳性,长江漫滩粉土经过改良后可以作为路基填料,建议水泥、石灰改良土的最佳组合配比为6%水泥+6%石灰,在此掺量下,改良土体的28d无侧限抗压强度为2.05MPa,浸水5d后的水稳系数为0.76,具有较好的路用力学性能。

      • 1
    • 基于2.5维有限元-完全匹配层技术进行隧道振动建模分析

      赵立财, 陈希舜

      为解决隧道受周围区域复杂影响的三维性隧道动力模拟性问题,基于有限单元法,采用2.5D技术和应用完全匹配层(PML)处理由有限单元网格截断的边界,提出了一种针对超长隧道结构动态性能模拟的高效、精确解法。由于结合2.5D技术、有限单元法(FEM)以及完全匹配层(PML)的方法并不常见,推导了2.5D技术和有限单元法(FEM)结合法的方程,并着重说明了其与2.5D技术和完全匹配层(PML)结合法的兼容性。在简要介绍模型之后,通过与常用数值模型(MEF-MEC)和半解析解(PIP)法的结果验证示例以证明模型的准确性。最后,进行了一些参数研究以评估隧道和土体性质对土体振动的影响。研究结果表明,提出的2.5D MEF-PML方法能够解决有限元法不能处理无限域的缺点,并且相较常规 PML法精度显著高,在隧道动力分析时能够准确考虑隧道周围区域因素的影响。

      • 1
    • 微生物加固钙质砂强度演化过程的环剪试验研究

      陈育民, 张书航, 丁绚晨, 张鑫磊

      为获得微生物加固过程中钙质砂试样的强度特性,对环剪仪的剪切盒进行了改造,实现了在环剪仪上直接完成固化过程。通过环剪试验研究了加固时间对固化效果的影响,考虑了环剪试验过程中竖向应力的影响,并与未加固钙质砂试样进行对比分析。结果表明:在改造后的环剪仪上直接完成固化可以获得加固时间较短、强度相对较低的固化试样。随着加固时间的增加,试样的抗剪强度不断增大并逐渐达到稳定值,加固48 h后试样的抗剪强度及残余强度分别达到未加固试样的1.8倍及1.6倍。相比于未加固试样,固化试样表现出明显的应变软化现象,这可能与碳酸钙胶结结构发生破坏有关。在较高竖向应力(75~125 kPa)条件下,固化试样与未加固试样均会表现出较为明显的应变软化现象,但两者出现软化现象的原因不同。

      • 1
    • 土工构筑物的逆几何可靠性分析算法

      吴兴征, 刘赫

      针对特定场地下土工构筑物的正常使用极限状态,考虑钻孔灌注桩、抗浮锚杆或CFG桩单桩荷载-位移测试曲线间的离散性,将拟合这些测试曲线得到的回归参数集视作随机变量。基于几何可靠性算法框架,运用高斯Copula函数联合分布模型实施由标准正态空间到原始物理空间中随机变量的表征转换,构建基于概率密度等值线的逆几何可靠性算法。该算法假定描述随机变量服从正态分布的某一参数(均值或变异系数)为未知,给定目标可靠指标可推求随机变量的概率密度等值线。通过极限状态方程限定概率密度等值线的几何轮廓,可求解特定目标可靠指标下随机变量的未知均值或变异系数,并求出相应的安全系数。当随机变量服从其它非正态边缘分布时,等值线的几何轮廓仍由一系列离散点近似表征,逆可靠性分析同样适用。建议的算法主要用于解决随机变量的部分统计参数缺失或不完备的难题。给定目标可靠指标时可根据构筑物重要性等级进行安全系数校准。

      • 1
    • BTRC和BRRC加固混凝土梁抗冲击性能试验研究

      吕杨, 张煜, 吴学乾, 张永权, 张学杰

      采用落锤冲击试验机,开展了普通钢筋混凝土梁、玄武岩纤维网增强混凝土(BTRC)和玄武岩纤维筋(BRRC)加固梁的抗冲击性能试验研究。其中,未加固钢筋混凝土梁1根,采用不同面积BTRC和BRRC加固的钢筋混凝土梁各2根。通过分析失效破坏过程,冲击力、支座反力、位移时程曲线,冲击力-挠度曲线以及支座反力-挠度曲线,对BTRC和BRRC加固钢筋混凝土梁的抗冲击性能进行了研究。结果表明,BTRC和BRRC加固层可以有效提高试验梁的抗冲击承载力,减小试验梁的峰值最大变形和残余变形;加固方式和配筋率/配网率对试验梁的最大变形和残余变形影响不明显;加固层中纤维网断裂和纤维筋锚固端脱粘可消耗部分锤头动能,使得加固梁的整体变形耗能占比要低于普通钢筋混凝土梁。

      • 1
    • 海水环境下MICP技术反应机理与影响因素研究

      王子玉, 喻文晔, 齐超楠

      为了探讨海水环境下微生物矿化反应过程与影响因素,本文通过在海水和去离子水环境下,改变营养盐浓度、菌液与营养盐体积比、环境温度等条件进行微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially Induced Carbonate Precipitation,MICP)水溶液试验,然后通过SEM、XRD和EDS测试对水溶液生成物进行检测,并推测海水环境下的MICP反应机理。研究结果表明:(1)不同水环境条件下,营养盐浓度为1mol/L,菌液与营养盐体积比为30:120时,反应速率最快,且生成沉淀物质量最大;(2)温度对于碳酸钙沉淀反应影响明显,室温(25℃)较低温(4℃)条件下反应速率大,且反应进行得较充分;(3)海水环境水溶液试验中,高pH值可以加速反应的进行,同时由于海水中存在Mg2+、Ba2+等离子使得沉淀物中除CaCO3外,还含有少量的碱式碳酸镁(Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O)、BaCO3等矿物成分。本研究结果可以为南海岛礁工程中MICP技术加固钙质砂路基提供理论支持。

      • 1
    • 湿热地区生物炭透水混凝土的热湿性能研究

      吴维, 谭康豪, 周祖衡, 汪俊松

      透水混凝土因其丰富的孔隙结构而具有良好的渗透和调湿性能,不仅能渗透降雨减少地表径流,同时可以在内部截留一定的水分并利用水分蒸发降低表面温度。为提高透水混凝土的保水性以延长其降温效果,利用农业废弃物制成生物炭作为保水填料,并按照一定质量比例取代水泥制备出生物炭透水混凝土,分析了生物炭掺量、类型对透水混凝土力学性能的影响,进而在最佳掺量条件取代率下探讨了生物炭对透水混凝土的热物参数和吸水蒸发降温性能的影响。结果表明:当掺入量生物炭取代率小于5.0%时,研磨后的超细炭颗粒可以充分发挥填充和内固化效应,有效地提高透水混凝土的力学性能;生物炭的掺入对其发射率影响并不显著,但却降低了反射率和导热系数;得益于生物炭较高的比表面积和丰富的孔隙,添加到透水混凝土后可以显著提高其毛细吸水能力和保水能力,而额外吸收的水分可有效降低其表面温度3-6℃,延长维持14-18h的蒸发冷却效果.

      • 1
    • 碳纤维增强聚合物混凝土抗冲击性能试验研究

      孟欣, 白二雷, 王志航, 吴云泉, 杨宁

      为了更好的研究纤维混凝土的力学性能,通过在聚合物混凝土中加入碳纤维进行改性来研究不同掺量碳纤维增强聚合物混凝土的抗冲击性能。试验采用分离式霍普金森压杆试验系统开展冲击压缩试验,从应力-应变曲线、强度和变形特性、冲击韧性等方面探究碳纤维掺量对聚合物混凝土抗冲击性能的影响。试验结果表明:随着碳纤维掺量的增加,聚合物混凝土的抗冲击性能先增强后减弱。当碳纤维的掺量为0.2%时,混凝土的动态抗压强度最大,承受高应变率压缩荷载的变形能力最强,即碳纤维的最佳掺量为0.2%。

      • 1
    • 考虑参数-激励复合随机的渡槽结构非线性地震响应分析与抗震可靠性研究

      张威, 孙振华, 王博, 徐建国, 黄亮

      地震灾害对渡槽结构的破坏受多种因素的影响和制约。混凝土力学参数的随机性和地震激励的随机性为两种较为重要的影响因素,会对渡槽结构的破坏模式产生显著影响。为此,本文系统开展了混凝土力学参数和地震激励两种随机性耦合作用下的渡槽结构随机动力响应分析,并以某大型渡槽结构为例发展了考虑参数-激励复合随机的渡槽结构抗震可靠性分析方法。该方法基于概率密度演化理论阐明了渡槽结构在复合随机作用下可靠性分析的基本原理和应用途径。研究表明:与单一地震随机作用比较研究可知,复合随机作用下渡槽结构的位移响应明显加剧,且位移响应产生的残余变形和位移的变异性较大;随着阈值的减小,渡槽结构在复合随机作用下的可靠度与单一随机地震作用下的可靠度之间的差距呈不断增大趋势,且渡槽结构在两种工况下的可靠度均不断减小。

      • 1
    • 含内嵌卯口耗能器的榫卯节点抗震性能试验研究

      陆伟东, 吴伟强, 施程凯, 刘杏杏

      针对古建筑榫卯节点抗震加固和性能提升的需求,本文提出了采用内嵌卯口耗能器增强榫卯节点性能的技术,并制作了包括未增强、单层增强及双层增强的五组缩尺榫卯节点模型。通过开展抗震性能试验研究,对不同厚度、层数的卯口耗能器增强榫卯节点与未增强节点的抗震性能进行对比,分析了不同参数的卯口耗能器对榫卯节点抗震性能指标的影响。结果表明:内嵌卯口耗能器具有双向耗能、多点屈服、可设计性强等特点,可大幅提升榫卯节点的抗震性能,有效抑制节点的拔榫现象;耗能器的钢板厚度和层数是影响榫卯节点抗震性能的主要因素,且厚度对于耗能器加固榫卯节点力学性能的影响最大;双层耗能器较之于单层耗能器对于榫卯节点的加固性能更加卓越。

      • 1
    • 木梁-夯土界面粘结滑移性能及其计算方法

      陈明杰, 罗漪, 郑双杰, 杨志林, 丁 楠

      福建土楼夯土与木梁的界面性能是二者能够共同工作的基础,而木梁与夯土界面粘结-滑移关系是其界面性能的综合反映。为探讨木梁-夯土界面粘结-滑移性能,进行8个木梁-夯土节点试件的拉拔模型试验,考虑竖向压力、木梁伸入长度和木梁表面粗糙度对其粘结力组成、极限荷载等的影响,对木梁-夯土界面进行有限元建模分析,并提出了粘结力的计算方法。结果表明:夯土与木梁的界面破坏形态包括木梁的拔出破坏和夯土的开裂破坏,此类界面的粘结滑移曲线可以分别为线性上升段、滑移过渡段和摩擦残余段三个阶段;有限元模拟表明连接器弹簧能够很好地表达木梁-夯土墙界面性能;木梁-夯土界面粘结力包括胶结力、木梁与夯土接触面的摩擦力和基质吸力,随着滑移的不断进行胶结力不断失效趋近于零,摩擦残余段只存在摩擦力与基质吸力。本文研究结果可为福建土楼及生土类建筑的设计和研究提供参考。

      • 1
    • 电化学氧化水处理技术研究进展

      周雨珺, 吉庆华, 胡承志, 曲久辉

      电化学氧化技术作为一类最常见的电化学水处理技术,能够有效解决某些常规净水技术不能或不易解决的水处理难题,在实现污染物超低排放要求的水处理上具有独特优势,丰富了绿色催化氧化体系,对构建“碳中和”水处理技术模式具有重要的科学意义。近十余年来,电氧化水处理与资源化技术受到了越来越多的关注,大量的研究着眼于功能性电极材料的开发、改性和高效反应器的设计,强化水中污染的去除,并进一步回收废水中的资源与能源,极大地推动了电氧化水处理技术的进步。本文系统梳理了电氧化水处理技术的原理与研究进展,对电氧化水处理技术发展进行了总结与展望。

      • 1
    • 热力效应下传染病医院风环境与气悬污染物扩散试验研究

      汪阔, 沈炼, 韩艳, 杨瑛, 熊鹰, 艾正涛

      近年来,新冠病毒席卷全球,给世界人民生命财产带来了惨重损失,作为疫情爆发后人员救治的主战场,传染病医院目前的空间储备还远远不够,亟需对其进行新建或改造。与常规建筑不同,传染病医院的建设需严格控制其周边风环境与污染物浓度,而当前对其研究还极其匮乏。本文以长沙市某在建传染病医院为研究背景,利用大尺寸风洞对不同热力效应下医疗建筑风环境和污染物扩散进行了详细分析,探究了建筑布局和植被对病区气悬污染物扩散的影响。研究结论表明:热力效应对风廓线影响主要集中在竖向分量,对建筑群人行高度风场整体影响较小,但会较大程度影响流场分布的最大值;病区内污染物浓度大小主要受风速影响,当风速较大时,污染物浓度与当地热力效应呈正比关系。而在低风速时,污染物浓度与当地热力效应呈先增长后下降关系,且在Rb=0.82时达到最大值;改变建筑布局是改善污染物浓度的有效办法,当建筑形态与主导风向一致时有利于污染物扩散。植被增设在建筑回流区对污染物扩散具有一定促进作用,增设在通风廊道则不利于污染物扩散。

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    • 木质桥梁2020年度研究进展

      赵冉, 张锐, 胡棚, 陈可道

      木质桥梁是指以木材为主要建造材料的桥梁,具有绿色环保、轻巧美观、施工便捷、性能可靠等优点。近年来,由于我国森林资源逐渐恢复,现代木结构的加工、防腐和连接技术也不断提高,木桥成为中小跨径桥梁建造的理想桥型。为了能够更好地适应当前桥梁建设形势,推动木桥应用与发展。本文就木桥应用现状、木质桥面板技术、木桥的检测与加固技术与木-混凝土组合桥梁等方面进行总结。希望对广大木桥工作者有所帮助。

      • 1
    • 2020年预制装配式混凝土桥梁结构研究综述

      许子宜, 张子飏, 徐腾飞

      预制装配式桥梁凭借施工质量好、对环境的影响小、现场作业时间短、施工安全水平高等优势,已成为中国桥梁建设的重要发展方向。预制装配式混凝土桥梁既适合于交通复杂的城市道路桥梁,也适合于施工环境艰苦的铁路桥梁建设。本文通过文献调研的方式,梳理2020年度国内外预制装配式混凝土桥梁的研究进展。根据桥梁结构类型,从上部结构与下部结构两个方面论述了该领域内的新技术、新构造以及典型工程应用。经过本文粗略总结,在上部结构中,节点的连接构造、抗裂性能与耐久性得到了学者的广泛关注;z哎下部结构中,随着预制装配式体系在高烈度地震区桥梁的中应用,预制装配式桥墩的构造与抗震性能是目前研究的一个热点。下部结构的耐久性与抗裂性能仍有待提升。

      • 1
    • 碳化作用对固化/稳定化污染土中铅的化学溶出特性的影响

      彭之晟, 曹智国, 章定文

      固化/稳定化技术已广泛应用于重金属污染场地修复,而二氧化碳碳化作用会改变水泥固化重金属污染黏性土中污染物的化学溶出行为。以铅污染土为对象,采用酸/碱滴定试验和pH相关溶出试验测得浸出液中铅的浓度与pH的关系,通过连续提取试验确定金属的五种化学赋存形态,研究碳化作用下水泥固化重金属污染黏性土化学溶出特性的变化以及碳化作用下重金属污染物的溶出与pH值的关系。试验结果表明,碳化作用下固化污染土的酸缓冲能力减弱18.5%~72.4%;固化污染土中铅的溶解度与pH值的关系展现了两性物质的行为特征,pH值介于7~11之间时铅的溶解度相对较小,pH小于7或大于11时铅的溶解度较大;固化污染土中铅的化学赋存形态均以铁-锰氧化物结合态为主,碳化作用下水泥固化土中可交换态和碳酸盐结合态所占的比例分别增加4.3%和3.5%,而铁-锰氧化物结合态、有机结合态和残余态所占的比例分别减小2.1%、0.9%和4.8%。酸雨和碳化共同作用下水泥固化土中的铅更易溶出。

      • 1
    • 有色溶解性有机质在芦苇根际的脱色机理及环境行为

      阿丹, 潘袁, 黄汉杰, 陶雪琴, 卢桂宁, 杜建军, 邹梦遥

      有色溶解性有机质(CDOM)是水体中天然有机质的重要组成成分,它的过量输入会造成湖泊、水库等水体的富营养化,甚至直接污染饮用水。植物修复技术具有经济有效、绿色环保等特点,适用于环境中CDOM面源污染的控制与治理,以及污水处理厂尾水中CDOM的深度净化。因此,研究植物净化过程中CDOM的脱色原理及环境行为,对水环境保护和饮用水安全都具有十分重要的意义。通过CDOM在植物根际的脱色、分布和组成分析,探究植物对CDOM的脱色性能,以及CDOM在根际环境的分布特征和组成成分;结合植物根系分泌物和酶提取液的脱色实验,考察根系分泌物和植物酶对CDOM脱色反应的影响机制。结果表明,CDOM难以自然水解,其有效脱色依赖于植物的存在。植物对CDOM的作用方式以根系吸收为主、根表吸附为辅,形成了大部分CDOM以低分子形态累积在植物体内(92.2%)、少部分CDOM以高分子形态附着在植物表面(7.7%)的分布特征。植物根系分泌物虽然不能直接影响CDOM的脱色过程,但是可以通过改善根际微环境、促进微生物生长、富集相关降解菌种、改变CDOM生物可利用性等方式,来强化根际微生物对根表附着的高分子CDOM的碳源利用能力。经生物降解生成的低分子CDOM通过根系吸收进入植物体内,并在植物酶的作用下进一步代谢分解,从而达到植物净化CDOM的目的。上述结果有助于揭示CDOM在植物根际的脱色机理及环境行为,进一步完善了CDOM的植物修复技术的相关理论。

      • 1
    • 2020年度桥梁评估与加固研究进展

      张方

      由于大规模建设时期,经济高速发展带来的桥梁建设需求与落后的技术储备之间的矛盾,今后10到30年,我国将面临日益增长的桥梁检修压力。基于桥梁评估与加固领域的最新研究进展,本文介绍了包括桥梁主要病害监测技术的化学方法和物理方法以及传感器技术及信号处理技术在内的桥梁健康监测技术及装备;对比了基于时变可靠度理论和基于历史数据的桥梁健康评估方法,并论述了结构参数反演相较于人工智能的重要意义;介绍了针对抗弯、抗剪、抗震的局部加固方法,附加结构体系的整体加固方法,及电化学除氯技术等养护方法;介绍了网络级和项目级的维修加固决策方法。考虑到强学科交叉特性,对一些先进的传感器、信号处理技术及评估理论也进行了着重介绍,旨在厘清其间内在逻辑,或许能够起到一定的灵感和思路启发作用。

      • 1
    • 2020年度桥梁文化遗产的规划与保护研究进展

      张方, 邓捷超, 张开权, 杨倩, 钱永久

      在世界文化交融的进程中,各国都更加重视本国的文化遗产保护,其中桥梁文化遗产作为一类人类综合活动的遗产具有交通遗产、建筑遗产、城市规划遗产、工业遗产等的诸多属性,越来越受到世界各国的重视。但是,就目前来看,相对于其它文化遗产,在全球范围,对桥梁文化遗产的研究和实践都还不成熟,并未形成体系。通过对我国近20年古桥、古桥文化及其相关研究的统计可以清晰地看到我国目前桥梁文化遗产研究的整体现状。并且,基于对2020年度国内外桥梁文化遗产研究成果的归纳、分析,阐述和总结了2020年度桥梁文化遗产国内外研究进展情况,对未来桥梁文化遗产的规划和保护进行了展望。

      • 1
    • 钢结构桥梁疲劳2020年度研究进展

      张清华, 劳武略, 崔闯, 卜一之, 夏嵩

      钢结构桥梁具有轻质高强、跨越能力大、易工厂化制造和便于装配化施工等突出优点,是我国桥梁工程的重要发展方向。但工程实践表明,疲劳与断裂是导致结构服役性能降低甚至引发灾难性事故,仍是制约钢结构桥梁发展应用的关键因素。国内外学者从不同的角度对于钢结构桥梁疲劳问题进行了深入系统的研究,现聚焦疲劳失效机理与抗力评估方法、抗疲劳设计与建造技术、环境因素及其疲劳抗力效应机制、疲劳裂纹识别与监测检测、疲劳开裂处置与性能强化等主要方面,对2020年度国内外学者在相关领域所取得的最新研究进展进行总结,梳理亟待解决的关键问题以及下阶段的研究重点。结果表明:钢结构桥梁疲劳问题是学术界和工程界的研究热点,在对疲劳性能分析评估理论方法、抗疲劳设计和长寿命结构、抗疲劳建造技术、疲劳损伤监测与疲劳微裂纹检测识别、剩余疲劳寿命预测与疲劳性能强化进行研究的基础上,构建钢结构桥梁全寿命周期抗疲劳技术,是本领域的研究重点和重要发展方向。

      • 1
    • 基于铁路路堑高边坡的长期稳定评价方法及分级预警方案研究

      杨甲锋, 肖鹏

      在铁路建设与运维中,由于工程地质条件、自然及施工环境条件等因素影响,路堑高边坡安全一直是铁路工程重点关注的问题。针对铁路路堑高边坡的长期稳定性问题,本文基于边坡安全系数与变形关系、岩土体长期强度与时间关系等,建立了边坡安全系数—剪切变形—时间关系模型,提出了长期稳定安全系数、变形速率幂次值、位限指数等三个路堑高边坡稳定性评价指标,建立了高边坡安全稳定四级预警方案与高边坡安全稳定八级预警方案,明确了不同预警等级下建议采取的应急处理措施。最后,利用实际工程监测数据对铁路路堑高边坡进行稳定性评价,并提出了相应的预警等级和预警方案,为类似工程的长期稳定评价及预警分析提供了参照。

      • 1
    • 桥梁抗爆与抗火2020年度研究进展

      崔闯, 杨正祥, 王昊, 张清华, 卜一之, 夏嵩

      近年来能源交换的需求量随各区域经济的飞速发展而不断增大,装载运输“燃、汽、爆、化”的危化品车辆日益增加,由车辆导致的爆炸或火灾层出不穷,桥梁结构的运营安全受到严重威胁。作为桥梁防灾的热点问题,国内外学者在桥梁抗爆与抗火领域进行了卓有成效的研究,现以2020年发表的中英文论文为主,对国内外学者在爆炸冲击荷载试验与数值模拟方法、桥梁火灾试验与模拟技术、桥梁抗爆性能及劣化机理、火灾下桥梁损伤机理与安全评估、桥梁抗爆安全评估方法、过火后桥梁性能演化与灾变机制等方面所取得的研究成果进行扼要综述,通过系统分析表明:爆炸试验技术与结构高应变率下的力学特性研究、复杂火灾环境下桥梁结构断面温度传递与分布规律、多灾耦合作用下桥梁结构的损伤演化、灾变机制和桥梁结构安全评估体系等方面的研究欠缺和迫切需要。为保证桥梁结构在全寿命周期内的服役安全,爆炸、火灾等极端荷载条件下的结构特性和运维安全是当前构建桥梁运维安全保障体系中的重中之重。

      • 1
    • 膜法污水处理技术研究应用动态与未来可持续发展思考

      王志伟, 戴若彬, 张星冉, 文越, 陈妹, 李佳艺

      在环境功能质量提升和碳达峰碳中和背景下,膜法污水处理发展面临高标准和绿色低耗处理的双重挑战。如何突破现有膜技术水通量与污染物去除效率瓶颈,降低膜技术/工艺能耗与碳排放,支撑膜法污水处理技术未来可持续发展,是亟需关注和思考的问题。近年来,膜法污水处理在膜分离过程原理、抗污染膜材料制备、膜工艺创新及工程应用等方面取得了长足进步,并逐步向材料设计精准化、膜界面功能化、工艺绿色化的方向发展。本文围绕高性能膜材料制备、膜技术/工艺的功能拓展、膜的可持续利用以及膜工艺绿色低耗发展等四个方面综述了相关研究进展,并对膜法污水处理技术可持续发展进行了总结和展望。在未来多目标需求背景下,膜法污水处理技术应向多功能拓展、选择性分离、定制化分离与绿色化发展等方向迈进,以实现膜法污水处理技术的可持续发展。

      • 1
    • 2020年研究进展:轨道交通桥梁减振降噪

      李小珍, 郑净, 毕然, 张迅, 罗浩, 曹智扬

      随着高速铁路与城市轨道交通的快速发展,振动与噪声问题愈发突出。传统直立式声屏障对轮轨噪声降噪效果明显,但当列车运行速度超过250km/h时,其噪量不足,为此,我国高速铁路正力推全封闭声屏障的建设。同时,近年来,钢桥或钢-混组合桥在我国高速铁路和城市轨道交通中逐步得到广泛应用,钢桥或钢-混组合桥的声辐射能力更强,具有频谱宽、幅值大和难控制等特点,因此,在环境敏感区域建造钢桥或钢-混组合桥亟待解决其噪声控制问题。围绕“高速铁路声屏障降噪性能与动力特性”和“钢桥减振降噪”两个研究方向,本文简要评述该方向的研究动态及发展趋势。

      • 1
    • 2020年度桥梁结构数值分析研究进展

      周凌远

      随着计算机技术不断发展及计算理论研究的深入,数值方法成为了分析桥梁结构力学行为的主要的方法。通过桥对梁结构的数值模拟,能获得在各种复杂作用下的力学行为和响应,在效率和适应性方面远高于解析方法和模型试验。以近年来国内外相关的研究文献成果为基础,对数值分析技术在桥梁结构分析中的应用及最新研究成果进行了综述。重点关注了与桥梁结构主要力学行为分析相关的有限元数值模拟相关的理论与方法,对桥梁结构数值化模拟方法中的梁的理论最新研究方向、主流的非线性分析方法与技术、桥梁结构材料的多种数值化本构模型研究进展,桥梁结构腐蚀环境下力学性能的时效性、耐久性评价的有限元方法,以及基于梁理论的组合结构的数值模拟方法等最新研究成果进行了综述,对这一领域需要进一步研究和解决的问题进行了讨论及展望。

      • 1
    • 车-桥耦合振动2020年度研究进展

      李小珍, 王铭, 晋智斌, 朱艳, 邱晓为

      车-桥耦合振动的主要研究内容包括轨道不平顺作用下的车-桥耦合振动及随机振动、风-车-桥耦合振动、地震-车-桥耦合振动、新型轨道车辆-轨道梁耦合振动等方面。当前,我国铁路桥梁建设面临更大跨度、高速度、高舒适度等新的挑战,在风荷载及列车荷载等外部激励作用下,车-桥间相互作用越发显著。如何准确预测实际复杂风环境下车-桥耦合系统动力响应及高速列车的行车走行性,并为桥梁设计、线路运营、维护及管理提供技术指导,成为2020年度车-桥耦合振动领域的研究热点和发展趋势。

      • 1
    • 基于深度学习三维重建技术的建筑施工进度管理自动化系统构建

      苏阳, 毛超, 郭鹏飞

      随着建筑工程项目管理复杂程度的不断提升,越来越多自动化、智能化的施工进度方法受到传统管理领域的关注,然而现有的主流方法受到成本高昂且使用复杂等限制难以适用于复杂的建筑施工进度管理场景。本研究通过对比各类三维重建技术特点,搭建了基于深度学习三维重建技术的建筑施工进度协同管理自动化系统(DLR-P)。系统通过高速摄像头采集施工现场实时图像信息完成由二维信息到三维信息的重建,并结合BIM动态模型技术实现了对于建筑施工进度的自动化管控。针对该系统,本研究以重庆市巴南区某项目施工现场为例展开实证研究,并对系统运行过程中的各项数据进行了验证分析。结果表明,DLR-P系统平均三维重建时间为61秒满足基本进度管理需求,能够实现建筑施工进度自动化管理,有效提升了建筑施工进度管理效率。相较于目前已有的管理方式,其在运行成本以及使用便捷性方面均表现出较大优势。

      • 1
    • 超高性能混凝土(UHPC)在桥面板体系中的应用进展

      夏嵩, 陈柳, 杨旭

      超高性能混凝土(UHPC)与正交异性钢桥面板的组合是近年来桥梁工程中新材料、新构造研究的典型范例。由于UHPC桥面板的刚度较大,它可以有效减小桥面板中的局部变形,从而明显降低正交异性钢桥面板中的疲劳应力幅,改善其抗疲劳性能。本文从新构造、剪力连接件性能、组合桥面板基本力学性能、组合桥面板疲劳性能及UHPC材料与构件力学性能等几个方面对UHPC-正交异性钢桥面板组合体系的研究进展作一综述,其内容主要为2020年以来发表的工作,部分兼及更早一些的研究成果。

      • 1
    • 桥梁健康监测2020年度研究进展

      单德山, 罗凌峰, 李乔

      桥梁健康监测系统利用通讯传感设备远程记录运营中的结构持续响应,通过对信号数据的处理分析实现桥梁结构的实时预警与安全评估,从而达到保护结构正常运营、延长结构使用寿命、指导桥梁结构管养与维护决策的目的。桥梁健康监测技术作为桥梁工程领域新兴的分支,已逐渐成为一个热门研究方向。为了促进该领域研究进一步发展,指导健康监测系统在桥梁工程中更高效的应用,对桥梁健康监测系统的信号降噪、信号预警、模态参数识别、有限元模型修正、损伤识别、状态预测与评估等关键技术方法的研究现状进行了详细介绍,并对2020年度内相关研究进展及应用进行了总结与评述,最终发现机器学习方法正越来越广泛地应用到桥梁健康监测各项关键技术的现阶段研究中。

      • 1
    • 基于Vine Copula函数的风浪要素联合概率分布模型

      王望, 朱金, 康锐, 李永乐

      随着全球气候变暖的加剧,极端气候现象的频率和强度均可能加大,这对海岸和近海结构的安全性来说是不利的。本文基于我国东海的连云港海洋观测站实测风浪数据和Vine Copula理论,建立了风浪要素中风速、波高、波浪周期、风向和波向五维随机变量之间的联合概率分布模型。首先,采用极大似然法确定各风浪要素边缘分布模型参数,通过AIC信息准则和均方根误差RMSE进行拟合优度评价,由此来建立风浪要素的边缘分布。其次,采用带有基于残差的高斯似然函数的贝叶斯框架来估计二维Copula函数的参数,结合AIC信息准则进行拟合优度评价并确定最优Copula函数。绘制了最优联合分布概率密度图,并与二维频率直方图进行对比评价模型效果。最后,采用Vine Copula函数建立多维联合概率模型并结合AIC值评价其拟合优度。研究表明,本文建立的Vine Copula模型可以较好的刻画风速、波高、波浪周期、风向和波向五维随机变量之间的联合概率分布。

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    • 基于双面剪切试验的铝合金板-混凝土界面粘结滑移性能

      陈钰, 黄海林, 姜德文, 张明亮

      铝合金板具有强度高、耐蚀性及延性好等优点,可用于潮湿、高寒等复杂恶劣环境中混凝土结构的加固,但铝合金板-混凝土的界面性能是影响铝合金板加固混凝土结构效果的关键。基于此,完成了48个铝合金板-混凝土试件的界面双剪试验,分析了铝合金板厚度、铝合金板粘结长度以及结构胶种类对界面破坏机理、剥离承载力、粘结剪应力及滑移演化规律的影响。结果表明:增加铝合金板厚度、铝合金板的粘结长度以及采用低弹模的结构胶能有效提高界面的剥离承载力,但铝合金板粘结长度应控制在有效粘结长度范围内;试件的滑移量随着粘结长度的增加而增大,且铝合金板厚度越厚,试件的滑移量越低。采用双直线模型、双曲线模型、Nakaba模型与试验结果进行对比分析,结果表明:Nakaba模型与铝合金板-混凝土粘结滑移曲线整体吻合较好。

      • 1
    • 基于EEMD-FastICA的位移摄像测量误差源探究

      周华飞, 蒋贤辉, 余忆彬, 王哲

      随着摄像测量技术在土木工程结构健康监测领域的应用逐渐增多,摄像测量技术的长期全天候工作性能受到越来越多的关注。为探究摄像测量技术的主要误差源,提出了一种基于盲源分离(Blind Source Separation,BSS)的误差源分析新方法:(1)首先,为了构建多通道信号作为盲源分离模型的输入信号,采用集合经验模态分解法(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD)拓展观测信号通道;(2)然后,采用快速独立分量分析算法(Fast Independent Component Analysis, FastICA)对输入信号进行盲分离,得到FastICA分量;(3)接着,分析各分量与温度、光照等环境因素的相关性,探究主分量对应的误差源;(4)最后,利用分离算法所得的混合矩阵逆变换,计算各误差源分量的占比,确定摄像测量的主误差源。进行了长期摄像测量误差源探究试验,通过盲源分离算法分析了长期摄像测量误差数据,结果表明该算法具有良好的分离效果,可有效分离提取各误差源所致位移误差分量,在长期摄像测量中,温度为主要误差源。对摄像测量技术误差源的探究与分离可为提升摄像测量精度提供新思路。

      • 1
    • 巴氏芽孢杆菌生物修复重金属污染溶液试验研究

      黄小松, 章荣军, 崔明娟, 郑俊杰

      垃圾填埋场中重金属污染问题严峻,亟待高效的修复技术予以处理。近年来,MICP技术修复重金属的潜力被广泛探究。在众多土著微生物中,巴氏芽孢杆菌脲酶活性和重金属耐受性更佳。但少有研究探究巴氏芽孢杆菌对高浓度重金属的修复潜力,且仅利用MICP理论难以解释巴氏芽孢杆菌对不同重金属的修复机理,此外,常见生物修复工艺的效率有待进一步提高。为避免填埋场中腐殖土和渗滤液物化特性的影响,本研究以重金属污染溶液为研究对象,采用简单拌合法开展生物修复试验;并基于MICP和化学平衡理论,利用Visual MINTEQ软件对修复过程进行简化模拟。结果显示,高浓度范围内,巴氏芽孢杆菌可通过生物矿化和生物富集作用修复Cd、Cr(Ⅲ)和Zn等重金属;此外,简单拌合法操作简便,修复效率高,具有工程应用的潜力。

      • 1
    • 基于特征金字塔网络的超大尺寸图像的裂缝识别检测方法

      舒江鹏

      基于图像分析的裂缝自动检测识别一直是桥梁结构健康检测的热点问题之一。深度学习作为裂缝检测的重要解决方法,需要大量的数据的支持。公开数据集提供的小尺寸裂缝图像不足以解决超大尺寸的细长裂缝图像的检测问题。本研究提出了一个基于特征金字塔深度学习网络的超大尺寸图像中细长裂缝的检测方法。通过对编码器提取的四个不同层次的特征图分别进行预测,网络能够实现对细小裂缝的高精度分割。实验使用了120张大小为3264×4928像素的桥钢箱梁表面裂缝图像对特征金字塔网络进行训练、测试;并将本方法获得的训练模型与通过双线性插值方法缩放图像至1600×2400像素和2112×3168像素两种规格生成的数据集的训练后的模型进行对比。结果表明:本方法能够在对比测试中能够获得最高的裂缝检测交并比(IoU)为0.78,和最低的Dice Loss为0.12。测试中,裂缝检测图像显示,缩放图像会导致部分裂缝信息的丢失,本方法能够稳定的保留裂缝信息,并实现复杂背景下超大尺寸图像中的细长裂缝高精度自动检测。

      • 1
    • 渗流作用下粉土质砂潜蚀演化特征与预测模型研究

      陈勇, 闵泽鑫, 夏振尧, 隆海鹏

      长期渗流作用下土体发生内部潜蚀常会诱发结构变形甚至破坏。利用自主研发的渗流装置开展砂土潜蚀试验,研究渗流作用下不同初始孔隙比粉土质砂的颗粒流失过程及潜蚀演变特征,并阐明各影响因素的作用机制,建立了颗粒流失量随水力梯度和时间增长的预测模型,继而基于颗粒级配试验和三相关系推演,揭示了粒度分布与孔隙比的变化规律。研究结果表明:(1)渗流作用易导致砂土内部细颗粒和砂粒均有流失并逐渐形成优势渗流通道,诱发砂土局部坍塌并在持续潜蚀后呈现整体不均匀沉降变形,直至水压主要沿优势通道消散时达到潜蚀稳定;(2)初始孔隙比或密实度是影响土体潜蚀程度的主要内部因素,直接改变了颗粒移动的起动水力梯度、流失速率、累积总质量以及土样沉降变形量,水力梯度增大会加快颗粒流失、通道形成和潜蚀稳定;(3)建立的预测模型拟合度高,能较好的反映上述演化特征以及初始孔隙比和水力梯度对颗粒流失发展规律及稳定时间的影响;(4)潜蚀对粉土质砂物理状态的影响表现在孔隙比总体增大而颗粒粒径的不均匀性会降低。

      • 1
    • 间断级配吹填珊瑚砂剪切和颗粒破碎特性

      徐刚敏, 吴杨, 吴毅航, 黄义正, 曾润, 廖静容, 李能

      岛礁地基是通过水力吹填的方式建造而成。吹填地层中常存在大小颗粒共存的间断级配状态,颗粒级配的间断条件对吹填珊瑚砂的力学特性有显著影响。本研究针对吹填珊瑚砂开展了一系列不同有效围压、相对密实度和含砾量的三轴排水剪切试验,探明间断级配珊瑚砂砾混合料在静力荷载作用下的强度与变形特性,并分析珊瑚砂砾混合料颗粒破碎的演化规律。试验结果表明,试样的应力-应变关系曲线样式受到围压和密实度的显著影响,珊瑚砂砾混合料的峰值摩擦角和峰值剪胀角均伴随着有效围压增大而减小,随密实度增大而增大。同一有效围压水平下,密实程度不同的珊瑚砂砾混合料强度随着含砾量的增加表现出不同的增长规律,这可能与珊瑚砂砾混合料中粗细骨料接触状态和组成比例有关。另外,本研究探明了剪切过程中不同含砾量条件下珊瑚砂砾混合料的塑性功与相对破碎指数的关联性,建立了相对破碎指数Br与塑性功Wp的相关函数。

      • 1
    • 夏热冬冷地区高校学生宿舍用电参数分析

      林笑宇, 于 航, 周弈伽, 王锰, 郑砚, 王奕苏

      学生宿舍作为高等院校的不可或缺的一部分,具有建筑总面积大,使用率高,建筑总能耗大等特点。为推进绿色校园的建设和提高能源使用率,有必要掌握大学生宿舍的基本用电规律。现有研究普遍局限于整栋宿舍楼的用电量分析上,缺乏对学生宿舍中各个房间的用电量进行细化分析与研究。本研究以上海某高等院校533间女生宿舍为对象,划分了四种用电偏好,调研了宿舍内学生的空调使用习惯,发现学生的宿舍用电偏好与冬季空调的使用时长有关,且室外的平均温度是影响学生用电量的主要参数。同时,回归分析模型显示,同一类型的学生宿舍用电和室外温度具有线性关系。综上,本研究基于大量宿舍的实际用电量数据,给出学生宿舍用电的基本特征规律,并建立学生宿舍用电量的计算模型。该案例分析结果表明,通过聚类细分和回归的方法可以有效的掌握学生宿舍的用电情况,进而为学生宿舍的建筑节能提供理论依据。

      • 1
    • 不同胶结程度MICP固化珊瑚砂的无侧限压缩离散元分析

      章懿涛, 方祥位, 胡丰慧, 姚志华, 吴焕然, 申春妮

      利用颗粒流模拟软件PFC3D(Particle Flow Code3D)建立珊瑚砂微生物固化体无侧限压缩试验离散元模型。模型通过在珊瑚砂颗粒表面及接触处生成微小碳酸钙颗粒来逼真地模拟MICP胶结,考虑了珊瑚砂-珊瑚砂颗粒、珊瑚砂-碳酸钙颗粒及碳酸钙-碳酸钙颗粒的接触;基于室内试验结果标定了模型细观参数,在此基础上分析了不同胶结程度微生物珊瑚砂固化体的颗粒位移、微裂纹发展及微裂纹分布等细观特征,较好的解释了宏观变形和破坏机制。研究结果表明:在无侧限压缩情况下,主要是材料两端发生较大位移和破坏,中间部分位移较小,同时随着胶结程度提高,试样从大块脱落破坏向小块或零散颗粒脱落破坏转变;数值试样加载过程中裂纹发展可分为三个阶段,即压密阶段、裂纹扩展阶段及裂纹急剧增长阶段,拉裂纹和剪裂纹数目比值随微生物胶结程度提高而减小;胶结程度较低的试样微裂纹数目在各个方向上相差较大,而胶结程度较高的试样微裂纹数目在各个方向上差距较小,裂纹扩展比较均匀。建立的离散元模型能较好地模拟MICP的胶结和微细观破坏机制,为更充分认识珊瑚砂MICP胶结固化体的宏观变形与破坏奠定基础。

      • 1
    • 基于LSTM神经网络的多源数据融合桥梁变形重构方法

      张立奎, 段大猷, 王佐才

      桥梁的变形是桥梁状态评估的重要指标。在测量桥梁位移时,直接测量方法如LVDT、RTK-GPS、LDV等在实际应用中有很多局限性。由于从所测得动应变中获得实时的位移模态和应变模态较为困难,而且大多数应变测量的采样频率较低,基于应变的间接桥梁变形重构方法在应用中仍存在一定的不足。本文提出了一种基于长短时记忆(LSTM)神经网络重构桥梁变形的方法,该网络融合应变和加速度数据,在训练后可以使用测量数据实时重构桥梁的变形。在应变模态、位移模态以及桥梁中性轴未知的情况下,该方法可以准确地重构变形。本文通过数值模拟和试验验证了重构结果的准确性,验证结果表明基于LSTM的数据融合方法在不同条件下都可以实现高精度的桥梁变形重构。

      • 1
    • 联合鲸鱼算法和遗传算法优化GRNN预测斜拉索覆冰厚度

      汪峰, 毛锦伟, 刘章军

      为了预测冬季易结冰区斜拉索覆冰增长,首先运用灰色关联分析方法,分析了斜拉索倾角、温度、湿度、风速、降雨量及气压对斜拉索覆冰厚度的关联影响,明确了各影响因素的相关性大小,剔除弱相关性因素。然后联合遗传算法(GA)和鲸鱼算法(WOA)选择最优光滑因子,提出了一种WOA-GA算法优化广义回归神经网络(GRNN)的斜拉索覆冰厚度预测方法。其特点是以输出值与实际值均方差作为适应度函数,计算每个粒子的适应度值;将GA算法的交叉和变异算子引入WOA算法,同时借助权重更新策略,提升全局寻优的能力,避免WOA算法陷入局部最优解;最后经过迭代寻优,输出最小适应度值对应的光滑因子,构建GRNN预测模型。结果表明:环境温度相关性最高,其次是倾角、降水量、风速、相对湿度,气压关联度最小,呈弱相关性;相比于传统的GRNN、WOA-GRNN、PSO-GA-GRNN模型,联合鲸鱼算法和遗传算法优化的GRNN覆冰预测模型精度较高,其平均绝对误差百分比仅为3.58%,均方根误差为0.58mm;采用敏感性分析法,评价影响因素对模型精度的影响,发现温度对模型影响程度最大,其次是拉索倾角。

      • 1
    • 混凝土桥梁的耐久性2020年度研究进展

      占玉林, 斯睿哲, 臧亚美

      近年来混凝土桥梁的耐久性引起了广泛的关注并一直是桥梁研究的热点之一,混凝土桥梁的耐久性直接影响到长期服役桥梁的安全性和使用寿命。目前混凝土桥梁耐久性的研究主要分为两个方面:①从材料的损伤机理层面入手研究桥梁构件材料的破坏方式和影响因素,分析混凝土桥梁材料的耐久性影响作用机理;②从桥梁结构的整体出发研究桥梁耐久性能的设计、评估以及桥梁的养护方案等,探究提高混凝土桥梁结构耐久性的措施。为了全面掌握混凝土桥梁的耐久性的研究动态,本文从混凝土桥梁的设计、桥梁混凝土材料的耐久性研究、混凝土桥梁的钢筋锈蚀研究、混凝土桥梁的耐久性提升技术、不同服役环境对桥梁耐久性的影响、长期服役性能评估及寿命预测等方面,对2020年国内外学者关于混凝土桥梁耐久性的论文进行梳理,探讨未来混凝土桥梁耐久性的研究重点和发展方向。

      • 1
    • 2020年钢-混组合结构桥梁研究新进展

      卫星, 肖林, 温宗意, 康志锐

      钢-混组合结构桥梁作为可实现可持续桥梁工程的结构形式之一,有良好的综合技术经济效益和社会效益,日益受桥梁工程界所欢迎。钢-混组合结构能充分发挥混凝土和钢材各自的材料性能优势,以其整体受力的合理性、经济性、便于施工等突出优点,已广泛应用于结构工程许多领域。为促进我国桥梁建设向装配化、绿色化及智能化的转型升级,在中小跨度桥梁中推广使用钢-混组合结构面临机遇与挑战。从两大类方向对国内外2020年度文章进行搜集、分类、回顾、综述,包括各式常用剪力件研究以及组合梁研究。剪力连接件研究内容涵盖栓钉连接件、PBL连接件、螺栓连接件、进连接件的基本力学性能,以及连接件的耐久与退化性能;组合梁研究进展包括论模型研究,组合效应与空间行为研究,组合梁负弯矩区性能研究,组合梁动力特性研究,组合梁劣化性能与检测加固研究,组合梁施工方法研究。

      • 1
    • 桥梁施工监控2020年度研究进展

      杨永清, 高玉峰, 黄胜前, 吴斌斌

      桥梁施工监控是桥梁施工技术的重要组成部分,是确保桥梁施工质量的关健,是桥梁建设的安全保证,已成为桥梁工程领域研究的重要内容。通过文献调研的方式,以“施工控制/监测/监控”、“施工控制理论/方法”、“施工监测系统”、“智能监测”等为关键词,在Web of Science、Science Direct及中国知网上搜索、整理了2020年度发表的六十余篇科研论文,主要对国内外学者在桥梁施工控制理论方法、施工控制参数识别和状态预测、桥梁施工监测系统与智能监测等方面取得的研究进展进行了归纳、梳理和总结,并对今后桥梁施工控制研究的热点进行了展望。

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    • 钢桥部分新进展

      郑凯锋

      为了促进钢桥技术的发展,系统梳理了近年来国内外钢桥领域的研究热点与前沿。首先回顾了我国大型钢桥一年来的重要建设成就与技术进步,然后分别对钢桥领域主要研究方向取得的最新进展进行了系统总结,同时对钢桥领域各方面所做出的诸多具有开创意义的工作进行了详细介绍,以期对钢桥领域的工程应用与学术研究提供主要信息与借鉴。

      • 1
    • 桥梁基础工程2020年度研究进展

      江昕宇, 武守信, 冯君, 李小刚, 李毅

      桥梁基础的作用是将来自于桥梁墩台的荷载平稳地传给地基,它是连接桥梁结构和大地持力层的基本结构。与其它建筑物的基础不同,桥梁基础承受上部结构传来的动荷载,通常位于水中或深水激流中并且有庞大的体型和自重。由此带来的设计、施工和运营维护问题构成了桥梁基础工程领域独特的研究课题,尤其在各种跨海、跨江、跨不良地质区域的桥梁建设中,基础工程的问题尤为突出。本文以国内外桥梁基础工程领域的科研成果为主要依据,总结和评述近一年来在桥梁基础结构形式、基础冲刷、基础施工、和桥梁基础抗震方面的研究进展,分析和讨论目前桥梁基础工程领域存在的问题,以期指出未来的研究方向和亟待开展研究的课题。分析表明,桥梁基础工程领域的研究应重视以下几个方面:近海岸深水复杂基础的水沙作用理论和输沙机理,适合我国深海地质特点的新型深水基础结构,大型沉井基础下沉和着床关键技术,以及地震作用下土-基础-结构三者动力相互作用。。

      • 1
    • 混凝土桥及其高性能材料2020年度研究进展

      赵人达, 占玉林, 徐腾飞, 李福海, 赵成功, 张建新, 杨世玉, 原元, 文希

      为了解2020年混凝土桥及其高性能材料研究方向的发展动态,并在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好地开展后续研究,从混凝土桥、高性能混凝土材料及高性能加劲筋材三方面着手,查阅了近期文献,并进行了分类、总结和评述。研究发现:目前,混凝土桥方向较为关注运维阶段的耐久性能、极端环境下的工作性能及混凝土桥运营事故等问题;高性能混凝土材料的研究进展在高性能、绿色环保以及智能化三个方面表现突出;高性能筋材则主要围绕强度更高、更耐久的FRP筋展开,其在梁、板、柱等构件上的应用得到了积极的探索。对现有研究的不足和有待深化的问题提出初步建议,期待与相关学者共同努力,为该方向的进一步发展做出贡献。

      • 1
    • 桥涵水文2020年度研究进展

      张明金

      桥涵水文主要是依据河流和水文环境等各项因素进行桥梁设计,是桥位环境设计的一项重要基础工作。通过梳理近些年来桥涵水文的发展状况,从桥涵水文中的一些关键问题——桥涵水文研究方法、设计洪水流量、桥梁基础冲刷的成因、影响因素和桥梁墩台冲刷深度的计算等方面阐述桥梁水文的发展成就,对当前的研究难点和未来的研究热点进行了简要的概括。

      • 1
    • 毛竹杆受弯性能试验研究

      何子奇, 刘昌平, 周绪红, 肖 洒, 钟紫勤

      为研究毛竹杆的受弯性能,先对取自10根毛竹的40组竹条标准材性件进行抗弯试验,得到其破坏模式和抗弯强度;再对直径为90mm、120mm,跨度为3000mm、3600mm的24根毛竹杆进行弯曲破坏性试验,分析其破坏模式、荷载-位移曲线、初始抗弯刚度、极限承载力、挠度等结构性能;理论推导毛竹梁破坏受压区高度以及受拉区边缘应力。研究结果表明:毛竹梁跨距变化对挠度的影响大于胸径变化对挠度的影响,毛竹梁胸径越大、跨距越小其初始抗弯刚度越大;根据试验数据按弹性理论计算出毛竹杆受弯破坏时的受压区高度在3R/2处,在小挠度条件下,毛竹梁受弯符合平截面假定,大挠度条件下,截面受压区高度上移,不再符合平截面假定。

      • 1
    • 长持时爆炸冲击波产生方法研究

      师燕超, 杨森, 崔健, 闫攀运

      在试验或数值模拟中常需要得到长持时爆炸冲击波,延长爆炸冲击波正压作用时间是研究长持时爆炸荷载下结构响应的难点。本文在AUTODYN中建立了长筒爆室小当量炸药多点延时起爆模型,分析了爆炸冲击波在长筒爆室的传播规律,研究了管道长度、延时起爆时差、起爆顺序对冲击波波形的影响。结果表明:距离增加,超压峰值减小,正压持续时间增加;根据炸药量和爆室长度合理地选择起爆时差可以获得波形丰满连续衰减的超压时程曲线;爆室底部起爆,合理控制延时间隔,可以形成类似于大当量远距离爆炸下产生的连续衰减的长持时冲击波。最后给出了100ms爆炸持时、200ms爆炸持时起爆方案,为长持时爆炸模拟装置的设计提供了技术支持。

      • 1
    • 玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁断裂性能研究

      金轶凡, 陶燕

      为探讨玄武岩纤维混凝土(BFRC)的断裂性能,采用《水工混凝土断裂试验规程》的三点弯曲梁法,制作了缝高比为0.4的不同纤维长度及掺量的混凝土试件,利用MTS试验机对试件进行加载试验,得到了玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁的试验结果,并对P-CMOD曲线、起裂韧度、失稳韧度及断裂能等断裂参数进行分析得到如下结论:掺入玄武岩纤维后,试件的断裂性能得到了提升,纤维掺量越多,纤维长度越长,P-CMOD曲线的下降段越饱满; 纤维长度18 mm,掺量为1.5%的试件,其起裂韧度及失稳断裂韧度的提升最为明显;纤维长度12 mm掺量1.5%的试件得到的断裂能最大。

      • 1
    • 电石渣-脱硫石膏复合激发充填材料性能及微观结构

      高英力, 孟浩, 冷政, 卜涛, 龙国鑫, 段开瑞

      针对传统充填材料高碳排放、高成本的问题,以“绿色矿山”为理念,选用工业固废电石渣、脱硫石膏和矿渣为胶凝组分,以尾矿砂为骨料制备充填材料。利用X射线(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段研究充填料水化产物及微观形貌,并开展工作性能、力学性能和重金属固化性能试验。研究结果表明:所开发的充填材料凝结时间和流动度均满足矿山充填工程要求,充填体7d、28d抗压强度可达4.6MPa、7.9MPa,充填体浸出液中Pb、Zn浓度低于规定限值。电石渣内的氢氧化钙提供碱性环境,脱硫石膏提供硫酸根离子,两者对矿渣内的硅铝质原料复合激发,生成以钙矾石和C-A-S-H凝胶为主的水化产物。大量针棒状结构的钙矾石晶体及网状结构的C-A-S-H凝胶相互穿插,并且与尾砂颗粒紧密结合,随着龄期延长结构更加致密,使充填体具有良好的力学性能。

      • 1
    • 渗滤液浸泡对碱渣固化污泥长期性能的影响

      何俊, 周莉蓉, 张磊, 冯潇莹

      以碱渣-矿渣-生石灰固化污泥用作填埋场临时覆盖材料为背景,开展不同渗滤液浓度、浸泡时间和碱渣掺量条件下固化污泥性质研究,探讨渗滤液浸泡对固化污泥长期性能的影响规律及微观机理。研究表明:固化污泥在渗滤液中长期浸泡时,生成钙钒石和水化硅酸钙等物质,试样强度随浸泡时间的增加而增大,固化污泥有较好的耐久性;但当碱渣掺量60%试样浸泡210 d时,试样中生成大量的碳酸钙和不同尺寸的钙钒石,结构变得疏松,试样出现裂隙,其强度大幅降低,低于垃圾填埋场临时覆盖材料强度要求,碱渣掺量过多时对固化污泥的长期强度不利。渗滤液对固化污泥具有一定的侵蚀性,固化污泥强度随渗滤液浓度的增加而降低。固化污泥具有结构性,不同渗滤液浓度和浸泡时间下固化污泥结构屈服应力变化与强度变化规律基本一致。在渗滤液长期浸泡过程中,碱渣-矿渣-生石灰对污泥和渗滤液中的铬、铜、铅、砷等污染物具有一定的稳定作用。

      • 1
    • 装配式混凝土U型钢筋环扣连接长度研究

      陈宜虎, 陆鹏远, 张敏, 卢旦, 秦稳

      为研究装配式混凝土U型钢筋环扣连接的搭接长度,制作了1个现浇梁柱节点试件和3个不同搭接长度的U型钢筋环扣连接节点对比试件进行低周反复拟静力试验,观察各试件的破坏模式,研究其滞回性能、承载力、变形能力及钢筋的应力发展过程,分析装配式混凝土U型钢筋环扣连接的搭合理接长度。结果表明:装配式节点试件承载力高于现浇节点试件;不同搭接长度试件的延性及耗能能力有所不同,搭接长度的增长有利于试件承载力、延性和耗能能力等抗震性能的提升;在试验基础上,本文拟合回归了U型钢筋环扣连接的合理搭接长度,对装配式混凝土U型钢筋环扣连接节点的优化设计提出建议,为该节点的工程应用和进一步理论研究提供参考。

      • 1
    • 砌体墙转动变形现象及其对抗震性能的影响综述

      郭猛, 李薇薇, 贾英杰, 范旺生

      为了解砌体墙破坏过程中的转动现象及转动变形对砌体墙抗震性能的影响,查阅国内外砌体墙抗震试验相关的文献资料,对普通砌体墙、设置构造柱砌体墙、加固砌体墙等在试验过程中的转动现象进行提炼,综述不同试件设计、受力条件、加固方式等因素下转动变形对砌体墙破坏模式的影响,探讨转动变形对砌体墙抗震性能的影响规律。结果表明:转动现象在砌体墙受力过程中普遍存在,甚至出现转动变形控制的破坏现象;转动变形降低了砌体墙承载力及等效抗侧刚度,发生转动破坏时砌体墙变形能力有所提高,为后续研究转动变形影响下的砌体结构抗侧刚度、承载力计算方法等提供参考。目前砌体墙抗震试验文献资料普遍缺乏关于转动现象的描述,但并非没有转动变形的出现,后续开展的相关研究工作中,建议对砌体墙转动变形现象及其对抗震性能的影响予以重视。

      • 1
    • 低温磷酸镁水泥混凝土力学性能研究

      李茂, 岳燕飞

      基于响应曲面法设计试验,研究了不同环境温度(0 ℃和-20 ℃)下水胶比(W/C)、集胶比(G/C)、氧化镁与磷酸盐质量比(M/P)对磷酸镁水泥(MPC)混凝土的抗压强度和抗折强度的影响。使用Design-Expert软件对数据进行分析处理,得到的回归模型反应了三个因素对低温环境下MPC混凝土力学性能的影响规律。三个因素对低温环境下混凝土强度的影响程度为:W/C > M/P > G/C,MPC混凝土抗压强度和抗折强度随W/C的增大而降低。-20 ℃环境下MPC混凝土抗压强度和抗折强度随G/C增大而降低,M/P增大而增大;0 ℃环境下抗压强度随G/C增大而增大,M/P增大而降低;抗折强度随G/C增大而降低,M/P的增大而降低。-20 ℃环境温度下MPC混凝土7 d抗压强度和抗折强度在W/C=0.14,M/P=5.0,G/C=2.0时达到最大值。0 ℃环境温度下MPC混凝土7 d抗压强度在W/C=0.14,M/P=3.0,G/C=3.0时达到最大值;7 d抗折强度在W/C=0.14,M/P=3.0,G/C=2.0时达到最大值。模型预测强度值与试验实际强度值偏差不超过10%,模型显著性良好。

      • 1
    • 脉冲型近场地震作用下列车-简支梁桥耦合振动研究

      雷虎军, 刘伟

      近场地震相比中远场地震含有高能速度脉冲,会激发结构显著的位移响应。为研究该速度脉冲对高速铁路简支梁桥车桥系统动力响应的影响,采用三角函数法模拟速度脉冲并与无脉冲的远场地震叠加合成了不同脉冲类型、脉冲周期和脉冲幅值的脉冲型近场地震动,以跨径32m的典型高速铁路简支梁桥为例,采用自编的车-轨-桥-地震分析程序TTBSAS进行仿真计算,详细探讨了脉冲参数对车桥系统动力响应的影响。结果表明:近场地震速度脉冲会显著增大高速铁路简支梁桥车桥系统的动力响应,在近场区域的车桥耦合振动分析中不能忽略速度脉冲的影响;脉冲类型、脉冲周期和脉冲幅值对简支梁桥位移的影响远大于桥梁加速度和桥上列车的行车安全性指标,在选取速度脉冲参数时可不考虑桥上列车的影响;在本文计算条件下,双半波脉冲和三半波脉冲近场地震作用下桥梁的动力响应幅值明显大于单半波脉冲,且当脉冲周期为2.0s时车桥系统的动力响应最大。本文的研究成果可为近场区域高速铁路桥梁的设计提供理论支持。

      • 1
    • 基坑开挖下倾斜长短组合桩受力变形特性研究

      王际凯, 石钰锋, 刘伟煌, 詹刚毅, 蒋亚龙, 徐长节

      倾斜桩可以提高桩身承受水平荷载的能力,有效控制桩身及支护结构的侧向位移,而长短桩围护结构可以降低工程造价。基于此本文提出了倾斜长短组合桩,通过模型试验并结合数值分析,研究倾斜长短组合桩的变形、受力特点,得出以下结论:对于倾斜长短组合桩而言,其支护效果与倾角成正比,与排桩的桩长成反比,且倾角的影响最大,桩长次之;在总桩长一定且短桩满足一定嵌入深度时,倾角存在一个临界值,当倾角小于临界值时,最佳桩长分配受倾角大小的影响,而当倾角大于临界值时,斜桩越长,支护效果越好。

      • 1
    • 微波加热与传统加热下混凝土的热力学响应

      邵珠山, 张宏亮, 魏玮, 张鹏举, 陈文文

      传统混凝土破碎技术存在粗骨料损伤大、机械磨损严重和能耗高等弊端。这些问题可以通过在破碎前对混凝土进行微波处理来解决。为了评价该技术的工业适用性,通过不同的微波功率对混凝土试块进行加热,并与传统加热方式比较,研究混凝土的加热效率和宏观裂纹扩展规律。而后进行单轴抗压强度试验,得到了混凝土在不同热处理条件下的强度弱化规律。结果表明,与传统加热方式相比,微波加热技术能有效地促进混凝土内部和表面裂纹扩展,削弱混凝土的强度,并且高微波功率下效率更高,能量消耗更少。此外,未完全烘干的混凝土在微波加热下容易出现低温爆裂现象,爆裂时间与功率水平呈负幂函数关系,与烘干时间呈正幂函数关系。

      • 1
    • 不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能试验研究

      张健新, 李晨晨, 戎贤, 张标

      为研究不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能,进行一个现浇混凝土节点和两个装配式混凝土梁柱节点试件的循环往复加载试验,分析节点的破坏特征、梁端弯矩-转角、节点核心区剪力-梁端转角、刚度退化、钢板的应变等。结果表明:方钢管连接的装配式混凝土节点呈现梁端弯曲破坏,设置端板和水平连接板的装配式节点和现浇节点呈现节点核心区剪切破坏。装配式节点的梁端弯矩和节点剪力显著提高,梁端转角显著增加,节点核心区剪切变形减小,刚度退化变缓,受力性能得到明显改善。在节点核心区设置方钢管和十字隔板作为钢骨架的节点受力性能最佳,远优于现浇节点。在节点核心区加入钢连接件,预制梁端设置预埋工字钢,现场采用焊接或者栓接装配,并后浇连接区混凝土,这种连接形式能够有效传力,提升装配式节点的受力性能。

      • 1
    • 基于3A指标的斜拉桥上部结构状态评估

      秦劲东, 方圣恩, 张玮, 黄学漾, 郭新宇

      针对桥梁状态评估过程中数据量大,分析困难的问题,根据某斜拉桥的监测数据,采用五度指标评估方法,对其上部结构各部件进行分析。提出了一种基于权重系数的综合评价指标,用于评估斜拉桥上部结构的整体安全状态。同时,针对现存桥梁评估方法中计算复杂的问题,提出了3A指标,包括幅值偏移量、异常度和均值波动。相对于五度指标,新指标的计算更便捷,更方便工程人员进行现场评估。研究发现:采用3A指标评估方法后,斜拉桥上部结构状态的评估结果与五度指标基本一致。研究结果可为桥梁管养部门管理决策提供理论依据,为类似的大跨桥梁状态评估提供参考。

      • 1
    • 内嵌纤维增强复合材料加固砌体结构研究进展

      景杰婧, 周长东

      砖石作为建筑材料在世界范围内广泛使用,由砖石和砂浆组成的砌体结构抗拉、抗剪强度较低,抗震性能不足,地震作用下容易破坏甚至倒塌,需要进行补强加固以改善砌体结构的力学性能。纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)由于抗拉强度高、重量轻、安装方便和耐腐蚀等优势在砌体结构加固领域有广泛的应用前景;内嵌FRP(near-surface mounted FRP,简称NSM-FRP)加固由于对结构的重量和外观影响很小,在历史砌体建筑加固方面更有优势。本文总结了国内外学者对NSM-FRP加固砌体结构这一技术的相关研究进展,并对NSM-FRP加固砌体结构的发展进行了展望。

      • 1
    • 真空紫外/氯高级氧化法去除水中卡马西平的研究

      谢咏柳, 黄河, 赵志伟, 郑怀礼

      为去除水中典型的难降解污染物卡马西平(CBZ),构建了真空紫外/氯高级氧化体系,考察了基于真空紫外或自由氯的不同氧化体系中CBZ去除效能的差异;探究了pH、自由氯投加量、水中重碳酸盐、腐殖酸对真空紫外/氯体系去除CBZ效果的影响及自由氯在该体系中的衰减情况;通过自由基淬灭试验,进一步探究了在真空紫外/氯体系中氧化CBZ的主要活性物质。结果表明,在pH=6,氯投加量为8mg/L,CBZ初始浓度为30 μM,真空紫外/氯体系中反应16分钟后CBZ去除率超过99.5%;在相同条件下,真空紫外/氯体系去除CBZ的速率常数是真空紫外体系、UV/氯体系的1.75、5.30倍,真空紫外和自由氯具有协同去除CBZ作用;在酸性条件下,CBZ的去除效果较好,最佳反应pH为6;自由氯投加量是影响CBZ降解速率的重要因素,最佳自由氯投加量为8 mg/L;而水中重碳酸盐和天然有机物对CBZ的去除均呈现抑制作用;真空紫外/氯体系降解CBZ的过程中,自由氯消耗主要为紫外光激发消耗而与CBZ及降解产物反应较为微弱,该体系存在HO·和Cl·的氧化作用及直接光解作用。

      • 1
    • 考虑动应力动应变关系及剪切波速相似的模型软岩配制方法

      王志佳

      根据模型试验的相似原理,结合某实际工程底部软岩性质,利用粘土、重晶石粉、石膏等材料,研制了一种模拟原型软岩动力特性的相似材料。通过对正交试验数据进行极差和方差分析,得到了各原材料含量对相似材料密度、初始剪切模量Gmax、参考应变γr的影响规律,并基于正交试验结果,进行了软岩相似材料的最终配比试验。试验结果表明:相似材料中重晶石粉对相似材料的密度起主要控制作用,参考应变γr值随石膏含量的增加而增大,随粘土含量的增加而减小,相似材料的初始剪切模量Gmax随着粘土含量的增加而减小,随着重晶石粉和石膏含量的增加而增大。配制的软岩相似材料可以很好的模拟原型软岩动应力-动应变关系和剪切波速特性,所提出的试验方法对振动台试验基岩相似材料配制具有指导作用。

      • 1
    • 硫磺-生物绳为填料的自养反硝化污水脱氮处理

      时绍鹏, 万柳杨, 廖宏燕, 王兴祖

      针对传统的填充床硫自养反硝化工艺填料用量大、水头损失严重以及反应器易堵塞等问题,采用硫涂层接触反硝化工艺进行模拟污水脱氮研究,主要考察了反应器内部的填料填充比、温度以及水力停留时间(HRT)对其脱氮性能的影响。结果表明,在进水NO3--N浓度为50 mg·L-1,温度为(25±1)℃,HRT=19.5h时,将填料填充比由1/10增大到1/5,NO3--N的去除效果明显提升,由56.77%提升至78.26%;温度的变化对反应器脱氮有很大的影响,当填料填充比为1/5,HRT=19.5h时,在(25±1)℃和(30±1)℃条件下,NO3--N的平均去除率分别为71.05%和98.38%;此外,当HRT降低至9.7h时,NO3--N的平均去除率为89.29%。整个反应过程中,出水NO2--N浓度均很低,保持在0.4 mg·L-1以内,并且反应器出水pH值保持在6.8-8.3之间,满足微生物生长所需的pH条件。硫涂层接触反硝化系统的硫自养反硝化优势菌属是Thiothrixs、Thiomonas和Sulfuritalea,其占比分别为2.89%、1.55%和1.35%。微生物功能预测结果表明,硫氮代谢对系统脱氮起着关键作用。

      • 1
    • 沸石颗粒填料固定床生物膜免曝气污水处理工艺

      郭其艺

      为降低污水处理能耗,本研究利用沸石颗粒充当生物填料构建固定床生物膜反应器,通过序批式进水-排水的方式使反应器内填料表面生物膜处于交替厌氧-好氧环境,避免了传统污水处理曝气工艺所需的大量能耗,同时有效去除COD和脱氮。该工艺主要原理是在厌氧阶段(进水),污水与生物膜和沸石颗粒接触,聚糖菌(GAOs)将有机碳源转化为胞内聚羟基烷酸(PHAs),同时沸石吸附污水中的NH4+-N。在好氧阶段(排水),通过聚糖菌、硝化菌和反硝化菌的共同作用,将沸石吸附的NH4+-N转化为氮气,使得生物膜和沸石颗粒得以再生。沸石颗粒固定床生物膜反应器以活性污泥为接种污泥,在序批式厌氧-好氧交替的运行模式下,2周内成功启动;长期运行污水COD、NH4+-N和TN去除率分别为87%、83%和83%,并且出水中未检出硝态氮;长期运行后,反应器内生物膜菌群以Thauera、Candidatus competitivebacter (GAOs)、Nitrospira 3种细菌属为主,它们是去除COD和脱氮的关键微生物。本研究为低能耗污水处理提供了一种新的思路。

      • 1
    • 桥梁工程BIM 2020年度研究进展

      赵彬, 谢尚英, 何畏

      建筑信息模型(BIM)被视作是CAD之后工程设计的第二次革命,是推进整个土木工程行业数字化转型的关键,但在桥梁工程领域的应用尚不多见,相关研究和应用仍有待加强。为此,本文从以下三个方面:(1)产业政策、行业标准和应用指南;(2)基础研究和软件开发;(3)工程应用,对2020年桥梁工程BIM的研究和应用进展进行了梳理、总结,以期为桥梁工程BIM未来的发展提供一些参考和新思路。

      • 1
    • 桥梁水动力学2020年度研究进展

      魏凯, 秦顺全, 赵文玉, 祝兵, 徐国际

      为了解桥梁水动力学研究发展动态,在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好开展后续研究,本文从波流作用、基础局部冲刷、流固耦合、极端海洋环境多灾害作用等着手,对2020年度发表的相关文献进行分类、总结和评述。综述发现:桥梁水动力学的研究热点主要集中在极端波浪、水流作用及波流共同作用模型、桥墩局部冲刷影响因素及深度预测、地震作用下深水桥梁流固耦合、极端海洋环境多灾害作用等方面。通过梳理现有研究不足,提出如下亟待开展的研究方向包括:波流极端环境下的结构流固耦合、桥墩冲刷监测和防护、智能信息化的桥梁水动力灾害预见性及多灾害研究。期待与相关学者共同努力,为桥梁水动力学发展做出积极的贡献。

      • 1
    • 桥梁风工程2020年研究进展

      廖海黎, 李明水, 马存明, 王骑, 孙延国, 周强

      随着土耳其恰纳卡莱大桥、我国张皋过江通道以及西堠门公铁两用大桥等超大跨度桥梁的建造,桥梁风工程研究面临新的挑战。继上一年研究进展后,本文聚焦桥梁颤振、桥梁涡激振动和桥梁抖振等桥梁抗风设计关键问题,通过对国内外风工程领域主流学术期刊论文的梳理,介绍和评述了2020年以来国内外主要研究进展。

      • 1
    • 桥梁大数据2020年度研究进展

      余传锦, 陈潜, 梁爱霞, 何佳勇

      信息化时代背景下,大数据在桥梁工程的应用研究成为广泛关注的热点话题。以桥梁健康监测为典型数据收集方式得到的海量数据,在数据处理及应用等层面给桥梁工程从业者带来不小挑战。围绕桥梁大数据2020年度的研究进展,本文回顾了高效存储、异常处理与去冗降噪等数据前处理手段,并重点关注了损伤识别、状态评估及智能管养等大数据的具体应用,以此梳理桥梁大数据2020年度的相关研究进展,并总结分析已有的研究成果及未来研究应用的重难点。

      • 1
    • 2020年度进展:深水大跨桥梁施工技术进展

      刘俊岭, 杨汉彬, 杨万理, 张育智

      随着我国经济实力的不断增强,科学技术水平的显著提升,桥梁工程正朝着跨度更大,基础更深,桥塔更高的方向快速发展。在此过程中,桥梁建设者遇到了很多崭新的难题,例如:深水基础浮运下沉过程中精准定位、超大型沉井基础防冲刷、大直径钻孔桩施工、大跨度斜拉桥索塔锚固构造优化、超高桥塔大体积混凝土水化热温度控制、超高桥塔新型液压爬模系统开发等问题,这些问题已成为影响深水大跨桥梁安全顺利施工、长期可靠运营的关键问题。为促进深水大跨桥梁施工技术的发展,提高深水大跨桥梁施工人员解决相关问题的能力,并为深水大跨桥梁的推广提供技术支持,围绕深水大跨桥梁施工面临的上述关键问题,对2020年国内外研究者的相关研究进展及成果进行了详细分析与汇总。

      • 1
    • 桥梁结构试验技术2020年度研究进展

      蒲黔辉, 徐希堃, 吴怡宁, 黄胜前, 洪彧

      桥梁结构试验主要是通过对桥梁结构本身或模型施加静力或动力作用,并利用测试技术采集精确可靠的试验数据,获取桥梁结构真实行为,解决桥梁工程领域科研与设计中存在问题的手段。桥梁结构试验作为推动桥梁工程领域发展的重要手段,长期以来一直起着举足轻重的作用,近年来随着测试技术的进步,桥梁结构试验技术也受到了学者们的广泛关注。为了促进该领域的进一步发展、指导先进测试技术在桥梁结构试验领域中的推广和应用,对桥梁模型试验、桥梁现场试验、桥梁测试技术三个关键方面的技术方法进行了系统的介绍,并对2020年度内较有启发性的相关研究进行了介绍与总结,发现:桥梁结构试验技术正进一步朝着多学科交叉融合的大方向发展。

      • 1
    • 桥梁云计算2020年度研究进展

      杨兴旺

      我国桥梁建设的深入发展、桥梁设计-施工-运维的一体化和运营管理的精细化发展趋势,对数据存贮、计算能力等提出了更高要求,云计算技术是解决此类问题的有效手段。通过文献检索与分析,从基于云计算的桥梁健康监测系统、桥梁大数据处理和物联网技术以及基于云计算的桥梁 BIM 和协同设计等方面对近年来桥梁工程中的云计算应用进行了总结,对桥梁云计算可能的研究及应用重点方向进行了预测。

      • 1
    • 桥梁工程可靠度2020年度研究进展

      汪斌, 汤港归, 唐继舜, 王伟旭

      由于自身固有属性的不确定性以及所处环境的复杂性,桥梁在设计、施工、运营等不同阶段都需要具备足够的可靠性。为了解桥梁工程可靠度研究与应用在2020年的最新动态,查阅文献对相关理论方法、不同阶段或环节的科研内容和成果进行归纳。在桥梁可靠度理论和方法方面,引入GPR模型、径向基神经网络等方式得到隐式结构功能函数,或引入Copula理论考虑多失效模式概率的关系;大量学者采用概率可靠性和非概率可靠性方法、蒙特卡罗数值模拟、时变可靠度理论等进行可靠性评估。既有桥梁的技术状况及可靠度仍然是国内外桥梁工程领域的热点,自然环境条件下桥梁抗力与外荷载的时变模型是桥梁时变可靠度分析与寿命预测的重点。可靠度理论及分析方法在桥梁工程设计中得到逐步的发展,考虑动态荷载作用随机性与结构参数随机性的动力可靠度研究与应用越来越多。

      • 1
    • 桥梁撞击问题2020年度研究进展

      刘占辉

      桥梁撞击是既有以及在建桥梁长期面临的一个关键问题,撞击与防护问题研究符合国家发展需求;国内外学者近年来对其关注度也不断增多。继《桥梁撞击问题2019年研究进展》,作者对2020年桥梁船撞、落石冲击和车撞桥梁等三方面的进展进行归纳总结。其中,对于桥梁船撞问题,新规范明确提出了公路桥梁主体结构宜采用基于性能的抗撞设计方法。2020年也发生了一系列采砂船撞击桥梁事故、雅西高速桥梁被落石砸断等,以及多起车桥碰撞事件。作者对这些桥梁撞击事件进行了梳理,并根据个人理解对近一年的相关成果进行分析,之后提出了在未来的研究中需要进一步考虑的问题。

      • 1
    • 桥梁信息化及智能桥梁2020年度研究进展

      赵天祺, 勾红叶, 陈萱颖, 李文昊, 梁浩, 陈子豪, 周思清

      以信息化、智能化为特征的数字化时代的到来推动了桥梁工程技术的发展与创新,有必要将云计算、大数据、人工智能、3D打印、机器人等战略性新兴产业技术与桥梁工程相融合,从智能设计、智能施工、智能运维等多个维度,推进桥梁工业化、数字化、智能化升级。本文从桥梁信息化、智能检测与安全运维、智能防灾减灾、智能材料等方面,综述了2020年该领域前沿技术和重要成果,总结了研究热点与前景展望。分析表明:BIM技术可以提升桥梁正向设计精细化水平、施工过程控制和管理准确化程度;无人机、机器人等智能检测技术与机器学习、卷积神经网络等人工智能技术提高了桥梁检测的精度和效率;高性能智能材料的应用促进了桥梁结构的自感知性、自适应性、自调节性和自诊断性;基于人工智能的自然灾害监测与预警为桥梁智能防灾减灾提供了新的发展思路。未来应将人工智能技术深度融合桥梁设计、建造和养维护的全生命周期,顺应信息化、智能化的发展趋势,实现桥梁强国梦。

      • 1
    • 桥梁施工风险评估2020年度研究进展

      施洲, 余万庆, 周勇聪, 纪锋, 张育智

      为了解桥梁施工风险评估研究的具体内容及过去一年的发展动态,并在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好地开展后续研究,从桥梁施工风险识别、风险概率与损失估计、风险评价与控制、动态风险评估四个方面着手,查阅了近期文献,并进行了分类、总结和评述。研究表明:复合风险识别方法、风险识别数据库系统及可视化不断发展;基于监测数据定量概率校正及社会损失模型构建是风险概率和损失估计的新发展;风险评价的新进展则基于聚类或数据场的风险评价新方法及模型准确度的提升;风险链式传递模型的精细化修正、基于监测数据的动态评估模型是动态风险评估的新方向。最后,对现有研究的不足和有待深化的问题提出建议,为该方向的进一步发展提供参考。

      • 1
    • 桥梁美学2020度年研究进展

      梁艳, 何畏, 唐茂林

      本文通过梳理过去一年国内外桥梁美学的发展状况,从桥梁美学思想与理论,桥梁美学设计方法与理论,桥梁景观设计与改造,桥梁规划设计,桥梁历史文化设计与研究,新技术在桥梁美学设计中的应用,桥梁美学设计应用实践等方面阐述了桥梁美学的发展成就。对将来的研究热点和发展方向进行了简要预测,并提出了作者的建议和观点,希望对桥梁美学理论和设计实践有所裨益。

      • 1
    • 箱梁与缆索承重桥梁理论2020年度研究进展

      白伦华, 沈锐利, 苗如松, 张兴标, 王路

      在以大跨、轻质、高强为标志的现代桥梁结构中,箱梁与缆索承重桥梁结构是两大重要的分支。为此,笔者系统综述了其相关理论的2019年研究进展[1],具体包括波形钢腹板箱梁理论、传统箱梁空间分析理论、多塔悬索桥缆鞍相互作用、缆索承重桥梁极限承载力及UHPC技术在缆索承重桥梁中的应用5个方面,为了及时掌握相关的研究动态,对2020年关于以上内容的研究进行梳理与总结,并增加了缆索承重桥梁体系的最新发展。研究结果表明,结构体系的持续创新为精细化箱梁与缆索承重桥梁理论的不断深化提供了契机。

      • 1
    • 桥梁养护2020年度研究进展

      李俊, 卫星, 唐朝勇, 张博伦

      桥梁养护的目的是保持桥梁正常交通功能,满足载重、速度等要求,防止突发重大灾害。桥梁养护具有长期性、局部性、应急性特点。目前国内外有专门的桥梁养护机构,已经形成桥梁日常检查、定期检测、专项检测、特殊检测、维修加固等制度和规范,养护内容和重点已经明确规定和执行,养护技术能够满足大部分需求。目前面临的突出问题是如何实现快速养护和应急整治。高速铁路和城市轨道交通不间断运营、高密度行车、行车期间禁止施工,只能利用每天凌晨约0-4点天窗时间养护维修,每天4点后必须开通线路。高速公路也要求不断道的养护维修。突发灾害发生后,需要应急整治和维持通车。铁路系统的养护体制,更容易收集数据和实现数据标准化。桥梁养护正在往快速养护和智慧养护方向发展。本文从病害及整治、养护策略、养护新技术三个方面主要介绍2020年桥梁养护研究进展。

      • 1
    • 预应力纤维增强复合材料(FRP)桥梁结构加固应用研究2020年度进展

      叶华文, 唐诗晴, 段智超, 刘吉林, 杨军川

      纤维增强复合材料(FRP)由于其材料耐腐、质轻高强等优越性能在新建桥梁和旧桥加固等工程领域中应用广泛、发展迅猛,已成为桥梁领域的研究热点。为促进FRP在我国桥梁加固中的应用与发展,满足工程运维多样化需求,本文主要对老旧桥梁加固特点、FRP材料性能及其加固桥梁方法等方面的相关研究进行总结与评述,并从混凝土和钢结构桥梁加固两方面对近年来预应力FRP方法在桥梁加固实践中的研究和应用进行回顾。预应力FRP因其加固效果明显,施工速度快,已成为一种重要的桥梁加固方法并得以应用,未来还需在FPR锚固系统标准化、加固后桥梁行为可监测性、建立FRP加固桥梁结构的规范体系等方面开展研究工作。

      • 1
    • 桥梁抗震2020年度研究进展

      赵灿晖, 贾宏宇, 岳伟勤, 游刚, 贾康, 郑史雄

      地震可能对桥梁结构产生巨大的破坏力,造成桥梁损伤,甚至垮塌。桥梁抗震一直是桥梁领域内的重要研究方向。本文归纳总结了2020年桥梁抗震领域的研究成果和发展趋势,主要结论如下:探索了用新型材料代替普通混凝土后墩柱的抗震性能;通过振动台实验和数值模拟,验证了摇摆隔震桥墩具有良好的抗震性能;采用碳纤维布护套加固墩柱可以显著提高墩柱的位移延性,减少残余位移;传统单肢转双肢薄壁高墩的抗震性能更好,主筋率较高的双肢薄壁墩滞回曲线较为饱满,耗能性能良好,提高轴压比显著提高桥墩的延性性能;带消能连梁的矩形空心双柱式高墩具有更好的耗能能力、承载能力和位移延性能力;采用摩擦摆支座加限位耗能杆的减隔震体系,具有良好减隔震效果,内力减震率可达20%以上;研究了用新型无粘结钢网橡胶支座(USRB)代替桥梁中无粘结叠层橡胶支座(ULNR)的可靠性,通过数值模拟,探究了近场地震动和土-结构相互作用对桥梁动力响应的影响。

      • 1
    • 纳滤膜分离浓缩煤化工高盐废水

      陈发源, 田小军, 范飞, 蒋林煜, 王舒东, 王樟新, 何頔

      利用NF-HF和NF-HS纳滤膜对煤化工废水二级反渗透浓水进行处理,重点考察了其对Cl-与SO42-的分离效果、结垢离子的截留率以及膜抗污染性能。另外,采用STRO(卷式高压反渗透膜)对纳滤产水进行浓缩处理。实验结果表明,NF-HF较NF-HS具有更优的Cl-/SO42-分离效果、钙、镁、硅离子截留效果和抗污染性能。NF-HF对Cl-截留率为3.38~6.03%,对SO42-的截留率91.18~97.16%;对钙镁硅离子的最大截留率分别为90%、80%和40%。连续运行336 h,NF-HF的运行压力从初始32 bar升高至45 bar,膜通量降低11%;但经碱洗后恢复初始膜通量。另外,STRO浓缩处理NF-HF透过液时表现出良好的浓缩效果和脱除COD效果,但其耐污染性能较差。因此,NF-HF+DTRO(碟式高压反渗透)组合工艺具备良好的煤化工废水膜浓缩液进一步分离浓缩的可行性。

      • 1
    • 受压T肋加劲板翼缘局部稳定试验与计算方法

      赵 秋, 陈 鹏, 林 楚, 陈友杰

      为研究T形肋加劲板翼缘的受压局部稳定性能,考虑翼缘宽厚比的变化,设计制作了5个Q345钢材强度和4个Q420钢材强度的焊接T形肋加劲板试件进行翼缘局部稳定轴压试验,并建立了有限元模型进行验证,分析了不同材料本构、简化焊接残余应力、局部初始几何缺陷对其受力性能的影响,得到了翼缘局部稳定简化计算公式,并与各国规范稳定曲线进行对比。结果表明:翼缘局部稳定试件的试验与有限元模型均在翼缘1/2高度附近发生局部屈曲破坏,翼缘宽厚比越大,试件越早出现局部屈曲变形。有限元计算模型采用理想弹塑性本构模型模拟,随着翼缘相对宽厚比增加,残余应力的计入降低了构件轴向刚度,当翼缘宽厚比为30时,稳定系数减小5.4%;所有板件均计入局部初始缺陷时的稳定系数最小。采用三次多项式拟合的翼缘局部稳定简化公式曲线与欧洲规范曲线的趋势较为接近,而采用 Perry公式拟合的曲线与中国、美国规范曲线的趋势较为接近。不同钢材强度拟合的公式曲线趋势基本一致,可以偏安全采用perry公式拟合的曲线进行计算。

      • 1
    • 盐溶液对钠基膨润土垫层的膨胀性能影响

      李彩霞, 李俊, 徐猛, 刘敏, 刘桂祺

      由于废弃物渗透液中复杂的化学物质能影响钠基膨润土垫层的吸水膨胀性能,针对这种情况本文研究了不同价态及浓度的盐溶液对膨润土膨胀指数的影响,同时探究了pH值及温度对膨润土膨胀性能的影响,利用X射线衍射仪及扫描电子显微镜对盐溶液处理后的膨润土进行表征分析。试验结果表明,高价态高浓度的盐溶液对膨润土的膨胀性能起抑制作用,此时膨胀指数最低为5 mL/2g,单价态低浓度的NaCl溶液对膨润土的膨胀性能起促进作用,此时膨胀指数达到最高达到56mL/2g。XRD测试表明盐溶液处理后的膨润土层间距由12.512?下降到11.856 ?,SEM测试分析发现在高价态盐溶液中膨润土形貌由规则鳞片状转化为无规则絮凝状。在给定盐溶液浓度为0.04mol/L、pH值为9及温度为90℃的条件下,膨胀指数提升近50%。膨润土吸水膨胀过程中凝胶态部分符合non-Fickian扩散模型,水分子扩散速率与膨润土凝胶态部分松弛速率大致相同。

      • 1
    • 侧压竹集成材柱轴心受压试验研究

      陈伯望, 刘哲, 王柳, 邓谋韬

      竹集成材是一种将竹片用胶黏剂胶合后压制而成的型材,侧压竹集成材具有良好的受力性能。为了探究侧压竹集成材柱的轴心受压性能,对6组18个不同长细比的试件进行轴心受压试验,分析其承载力、应变、侧向位移、轴向位移与长细比之间的关系,并探讨不同长细比试件的破坏形式。研究表明,侧压竹集成材柱的受力过程经历了弹性、弹塑性和破坏阶段,随长细比的增大从材料强度破坏向失稳破坏转变,材料破坏具有明显的延性性质。将试验结果与现行规范的计算结果进行比较分析,提出了侧压竹集成材柱的轴心受压承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。

      • 1
    • 基于IA-BP智能算法的初始地应力场反演研究

      孙港, 王军祥, 郭连军, 寇海军

      初始地应力场是地下工程设计与施工的重要依据,在实际工程中难以精准测得,为了能较准确获得初始地应力场的分布规律,提出将免疫算法与BP神经网络相结合(IA-BP)的算法对初始地应力场进行反演研究。免疫算法优化BP神经网络就是将BP神经网络的连接权值和阈值作为免疫算法中的抗体进行编码。该混合算法既可以利用免疫算法全局寻优的特点快速搜索到全局最优解或次优解附近,又可以采用BP算法去避免在最优解和次优解附近发生震荡,对其进行局部优化,从而达到快速收敛全局最优解的目的。通过COMSOL构建三维模型对其进行正分析计算,将计算的结果作为“实测值”,对地应力进行反演分析,并将IA-BP算法反演的结果与PSO-BP算法以及多元线性回归算法反演结果进行对比。结果表明:IA-BP算法所得实测值与反演值之间的相对误差的绝对值为0~10.64%(平均为3.39%),PSO-BP算法所得实测值与反演值之间相对误差的绝对值为0~48.39%(平均为6.93%),多元线性回归算法所得实测值与反演值之间相对误差的绝对值为0.55%~121.95%(平均为21.87%)。通过对比可知,IA-BP算法整体反演结果精度最高。将IA-BP智能算法运用到地应力场的反演研究中,可以为地下工程的建设提供帮助和依据。

      • 1
    • 伞形膜结构在冰雹荷载作用下的非线性动力响应研究

      张作亮

      基于冯.卡门大挠度的理论和薄板振动理论,建立伞型张拉膜结构在冰雹荷载作用下的非线性动力响应控制方程。采用贝塞尔函数及欧拉方程求得其振型函数,再运用KBM摄动法和迦辽金法对控制方程进行求解,得到其动力响应的近似解析解。采用ANSYS软件建立伞型张拉膜结构的有限元模型;再通过LS-DYNA显示动力学模块对冰雹冲击膜面动力过程进行模拟,得到膜面动力响应的结果。最后将解析理论结果与数值分析结果进行对比分析,结果表明解析和数值分析结果较为吻合。本文的求解方法和分析结果为膜结构动力响应的计算分析和模型设计提供了理论借鉴。

      • 1
    • 塔式光热电站定日镜结构风致响应与风致振动控制研究综述

      廖驰, 钟杰, 戴靠山, 刘仰昭

      光热发电技术是太阳能利用的重要手段之一,其中,塔式光热发电技术具有大规模储能等优势,具有较好的应用前景。定日镜作为塔式光热电站的重要单元,其抗风安全性直接影响电站的正常运行。本文从定日镜的结构体系、风荷载、风致响应及振动控制等方面进行文献综述,并提出需要进一步开展的理论研究工作,以期为我国光热发电技术的研究和应用提供一些参考。

      • 1
    • GFRP-自密实RPC组合试件力学性能试验研究

      祝明桥

      一般FRP-混凝土组合结构的破坏模式为FRP与混凝土的界面剥离以及自身截面的抗剪承载力不足导致的受剪破坏。为提高FRP-混凝土组合结构的抗剪承载力,本文开展了5根带多T肋槽型GFRP板-自密实RPC配箍组合试件的试验研究,探讨了界面处理、箍筋配置和剪跨比等因素对组合试件受力性能的影响,分别对挠度、应变进行了测试,观测了裂缝形成与开展过程,及其破坏状态等。试验结果表明,GFRP板的界面粘砂处理和配置横向贯穿钢筋可以增强GFRP板与混凝土之间的界面抗剪强度并明显改善两者协同工作性能,提升组合试件的极限变形能力;界面粘砂和配置箍筋能在一定程度上提升组合试件的抗剪承载能力,改善破坏形态;组合试件截面高度越大,承载能力越高,但对GFRP材料的利用会有所降低。

      • 1
    • 基于矢量地震动强度参数的隧道结构易损性分析

      黄忠凯, 张冬梅, 王如路, 谢欣

      该研究基于矢量地震动强度参数,对软土浅埋隧道进行了地震易损性分析。首先,开展了大量土体-隧道结构动力非线性有限元计算,利用计算结果,对15个地震动强度参数(IMs)与隧道破坏指标(DI)进行对数线性拟合回归,并采用有效性、实用性和效益性这三个指标对不同IMs进行合理性分析。研究发现峰值加速度(PGA)是最优IM,其次是峰值速度(PGV)和加速度谱强度(ASI)。根据揭示的最优IM(即PGA)建立了基于标量IM的隧道地震易损性曲线,利用合理地震动强度参数中的PGA和ASI建立了基于矢量IMs的隧道地震易损性曲面,并与上述地震易损性曲线进行对比。研究结果表明:采用标量IM的地震易损性分析不能表达第二个地震动强度参数IM对隧道抗震性能的影响,建立的基于矢量IMs的易损性曲面能更精准地评价盾构隧道的抗震性能。

      • 1
    • 高速铁路大跨度混凝土拱桥变形监测与分析

      颜永逸, 杨国静, 宋晓东, 翁顺, 田炜

      高速铁路设计时速快,变形控制要求高。由于结构的受力特点和混凝土材料的特性,混凝土拱桥在运营过程中必然会出现下挠变形,直接影响轨道线形和行车安全。为保障沪昆客运专线北盘江大桥的行车安全性和舒适性,通过对其建立自动化变形观测系统,分析其变形和温度数据的变化规律,结合拟合分析方法,确定了温度和变形的影响系数,研究了实测数据中徐变和温度效应的提取方法。研究结果表明:(1)与同期人工观测数据相比,本系统的观测精度和有效性满足要求。(2)桥面线形受温度变化影响较为敏感。在低温时,不均匀沉降差值大,桥面线形相对不平顺。随着温度升高,沉降差值减小,桥面线形逐渐趋于平顺状态。(3)通过建立的拟合计算徐变分析方法得到其相对徐变变形,与规范理论值相差约6%,计算效果较好,满足工程要求。

      • 1
    • CFRP约束圆双壁空心钢管混凝土短柱轴心受压试验研究

      廖静, 唐红元

      本文对圆双壁空心钢管混凝土(CFDST)短柱和CFRP约束CFDST短柱进行了轴压试验,研究了混凝土强度和CFRP粘贴层数对CFRP约束CFDST短柱轴压性能的影响,得到了CFDST短柱和CFRP约束CFDST短柱的典型破坏模式、荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。试验结果表明,与CFDST试件相比,CFRP约束CFDST试件的极限承载能力显著提高,并且贴布层数越多,钢管混凝土短柱的极限承载力越高。最后,给出了避免内钢管屈曲破坏先于外钢管屈曲破坏的内钢管最小壁厚计算公式,并提出了CFRP约束CFDST短柱的轴压极限承载力计算公式,该计算公式结果与试验结果吻合较好。

      • 1
    • 考虑渗透系数随时间变化及固结状态影响的固结计算

      金超奇, 徐长节, 江平, 颜建伟, 程超, 章立辰

      固结系数的不确定性是传统固结理论计算的局限性的根本原因,传统固结理论计算忽略了渗透系数k和孔隙比e在固结过程中随固结状态和时间的变化。基于此,本文基于工程常用的5种渗透系数预测模型,结合固结度和侧限压缩量的关系,推导出了孔隙比et的时间函数,构建了渗透系数与时间及固结应力依赖的计算公式。将所构建的渗透系数计算式代入太沙基理论中,同时考虑固结状态、固结应力及时间的影响,对经典Terzaghi一维固结理论进行修正。利用已有的试验数据进行对比,讨论预测公式的适用性。最后通过工程案例计算,与Terzaghi一维固结方程和其他修正固结理论对比,结果表明:当上覆荷载较大时,需要考虑固结系数Cv的变化;同时对比其他修正固结理论,说明了考虑孔隙比e和渗流系数k随时间变化过程的必要性。本文修正后一维固结方程更吻合工程实际,为预测地基固结提供了一种较精确的计算方法。

      • 1
    • 不同水泥掺量胶结钙质砂的导热性能及微观结构分析

      曾召田, 莫红艳, 曾莎莎, 谷建晓, 付慧丽, 梁珍

      钙质砂的导热性能影响着周围土体的传热过程,引起不同环境温度下钙质砂的工程力学性能变化及灾害效应。基于热针法分析了5种不同水泥掺量(Ps=5%、7.5%、10%、12.5%、15%)胶结钙质砂的导热系数变化规律,利用SEM、MIP、NMR技术综合揭示了上述过程中胶结钙质砂微观孔隙结构变化的本质特征,在此基础上阐释了上述热特性演化的微观机理。试验结果表明:(1)胶结钙质砂的导热系数λ随水泥掺量Ps增加而递增,Ps小于10%时,λ呈线性递增,Ps大于10%后,λ增长缓慢;(2)随着水泥掺量Ps递增,胶结钙质砂中孔隙数量越来越少,孔隙占比下降明显,但Ps增加到10%后,总孔隙面积、孔隙数量、孔隙率等微孔隙结构参数变化减缓;(3)不同水泥掺量胶结钙质砂的导热系数λ与其微观孔隙结构变化呈现出负相关关系,本质原因在于凝胶状的水泥水化产物连续填充了胶结钙质砂孔隙,降低了其孔隙率,改善了砂样内部传热,宏观表现为其导热系数λ随水泥掺量Ps的递增而增加。

      • 1
    • 角钢耗能自复位混凝土框架节点耗能性能研究

      贺成, 简斌, 吴昕, 吴盼

      提出了角钢耗能自复位混凝土框架设计方法,建立了节点的有限元数值模型,并试验验证了其有效性。对不同预应力筋抗弯承载力比φdes 的节点进行了模拟分析,研究了其在地震作用下的自复位性能、耗能能力和材料损伤等性能指标。为提高该类节点耗能能力,通过改变角钢竖肢螺杆标距做了进一步研究。研究表明:角钢耗能节点具有良好的自复位性能,但耗能能力不足;减小 φdes,自复位能力降低、残余变形加大,但耗能能力增强。因此,与混合连接节点相比,应适当降低节点 φdes最低取值,以弥补其耗能能力的不足。角钢竖肢的塑性变形是节点的主要耗能方式,且集中在竖肢的螺栓孔高度和竖肢转角位置;减小竖肢螺杆标距,且保持材料其他参数不变,这将导致 φdes减小、截面抗弯承载力提高,节点耗能能力将随之增强。

      • 1
    • 两河口超高心墙堆石坝三维非线性地震反应分析

      杨星, 余挺, 金伟, 朱先文

      我国水能资源主要集中在西部地区,西部地区同时又是我国地震的强震区,位于西部强震区的高土石坝的抗震安全是我国水电开发最突出的问题之一。基于《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB 35047-2015)的有关规定,采用设定地震场地相关设计反应谱生成的地震动时程,对两河口超高心墙堆石坝进行三维非线性地震反应分析。研究结果表明:位于V形河谷中的两河口超高心墙堆石坝坝体加速度在4/5坝高以上、1/3坝轴线长度范围内的河谷中部放大效应显著,表现出明显的“鞭梢效应”和三维河谷效应。在此基础上,提出了两河口超高心墙堆石坝的抗震加固范围。

      • 1
    • BFRP筋混凝土梁剪切破坏及尺寸效应研究:骨料粒径影响

      金浏, 陆凯, 宋博, 蒋轩昂, 杜修力

      粗骨料是混凝土材料的组成部分之一,其粒径的变化会影响混凝土梁中骨料咬合作用对抗剪承载力的贡献。为研究粗骨料粒径对玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋混凝土梁剪切破坏行为及尺寸效应规律的影响,从细观尺度出发,建立了BFRP筋无腹筋混凝土梁细观尺度数值分析模型,模拟分析了构件尺寸和粗骨料粒径对BFRP筋混凝土梁剪切破坏模式和抗剪强度的影响。研究发现:随着最大粗骨料粒径的增大,BFRP筋混凝土梁的抗剪承载力提高,且梁的剪切尺寸效应被削弱。根据最大粗骨料粒径对BFRP筋混凝土梁抗剪强度的影响机制与规律,结合断裂力学尺寸效应律,建立了BFRP筋混凝土梁抗剪强度尺寸效应理论公式,并与模拟结果和试验数据进行对比,验证了该公式的准确性和合理性。

      • 1
    • 变荷载下考虑起始比降与连续排水边界的固结解

      李全军, 陈余, 金丹丹, 李传勋

      采用连续排水边界的必要性以及软黏土中水的渗流存在着起始水力坡降(i0)的试验现象已逐渐被认识,但变荷载下同时考虑连续排水边界条件和起始水力坡降的一维固结解析解还鲜见报道。基于此,本文针对外荷载随时间逐渐增加的实际,建立了变荷载下同时考虑连续排水边界和起始水力坡降的固结模型。采用傅里叶变换及拉普拉斯变换获得模型的近似解析解,利用该解答分析了动边界移动规律、超静孔隙水压力随时间消散规律以及平均固结度的增长规律。结果表明,在加载速率不变下,起始水力坡降下排水面透水情况对固结性状的影响与其在达西定律下相同,透水情况越好,孔压消散速率越快;透水情况越差,超静孔隙水压力消散速度越慢。连续排水条件下起始水力坡降i0对固结性状影响与完全透水边界下相比无明显改变,i0越大,移动边界到达土层底部的时间越长,固结完成时土中残留的超静孔压越大,按孔压定义的平均固结度越小;i0值越小,移动边界到达土层底部的时间越短,固结完成时土中残留的超静孔压越小,按孔压定义的平均固结度越大。在起始水力坡降和边界排水条件不变的情况下,随着加载时间的增大,超静孔隙水压力峰值越小,超静孔隙水压力达到峰值的时间越长,但加载时间对超静孔压残留值及按孔压定义的最终平均固结度无影响。

      • 1
    • 钢渣-杂填土基层材料配合比优化试验研究

      黄伟, 张耄耋, 叶雨尘, 赵鲁卿, 王宗森

      以杂填土、钢渣、矿渣微粉为原料,采用土体固化技术混拌制备钢渣-杂填土基层材料。在此基础上开展钢渣、混凝土破碎料、素土等主料对基层材料强度耦合影响试验,构建回归模型,最终得到主料最优掺入比例为:钢渣51.98%,混凝土破碎料28.44%,素土19.57%。对最优配合比开展验证试验,得到7d无侧限抗压强度为11.55MPa,28d间接抗拉强度为2.026MPa,与回归模型预测值误差小于2%。采用正交试验对各掺料配合比进行试验研究,结果表明:正交试验与主料耦合影响试验最优结果基本一致,得到最优配合比为50%钢渣、50%杂填土(混凝土破碎料:素土=6:4),外掺5%水泥、钢渣40%的矿渣微粉、0.02%土壤固化剂,其7d无侧限抗压强度为11.93MPa,28d间接抗拉强度2.050MPa。钢渣-杂填土最优配合比试件强度随龄期增长显著提升,90d无侧限抗压强度达7d时的2.27倍;30d高温水浴膨胀率观测结果仅为1.03%。X射线衍射分析(XRD)及电子显微镜扫描(SEM)测试表明:矿渣微粉中SiO2与钢渣中f-CaO反应生成水化硅酸钙凝胶(C-S-H)及土壤固化剂对土体的改性作用是解决钢渣膨胀的关键;混凝土破碎料及钢渣在钢渣-杂填土结构中起到骨架和支撑作用,同时发现C-S-H凝胶随龄期逐渐生成,最终形成珊瑚状、片状结构,有效提高钢渣-杂填土基层材料密实度,使得其强度不断增长。

      • 1
    • 新型承重围护保温一体化墙体抗震性能试验研究

      周学军, 王兴博, 刘哲, 王振, 李泉, 咸国栋

      为实现钢结构装配式住宅承重围护保温一体化的目标,提出一种设置暗支撑的承重围护保温一体化墙体。墙体内部为支撑钢框架,填充发泡水泥等保温隔热材料,外部设置双向钢筋网并浇注砂浆层作保护层。框架内填充发泡水泥对结构的水平承载力和抗侧刚度有较大影响,以暗支撑设置、墙体高宽比为变化参数,对6榀单层单跨承重围护保温一体化墙体进行低周反复加载试验,得到了各试件的水平承载力、抗侧刚度、滞回特性。研究结果表明:设置暗支撑能够明显提高新型承重围护保温一体化墙体的水平承载力和抗侧刚度;相比纯钢框架,新型承重围护保温一体化墙体具有更高的水平承载力和抗侧刚度,其耗能能力和变形能力也更好;高宽比对墙体抗侧性能影响显著,高宽比越大,墙体的水平承载力、抗侧刚度、耗能能力越小。给出了新型承重围护保温一体化墙体的水平承载力计算公式,计算结果与试验结果符合较好。

      • 1
    • 高液限土路基弯沉控制方法及应用

      张锐, 成先阳, 曾重驰, 任天锃, 刘闯

      为解决高液限土路基填筑中弯沉难控制的问题,根据刚度补偿理论和弯沉等效原则,以弯沉为控制目标,提出了高液限土路基弯沉控制方法。该方法以下路堤回弹模量、路基各层顶面回弹模量和填筑厚度为计算参数,通过理论计算得到各层填料所需的材料模量,结合室内试验结果选择合适的填料,确定路基弯沉控制的填筑方案,并可根据路基现场施工效果,动态调整填筑方案。以海南国道G360公路为依托工程,依据该法制定方案铺筑试验路,并进行现场试验验证。试验结果表明,路基顶面弯沉满足验收要求,且与验收值误差较小。该法可有效控制路基弯沉,指导高液限土路基施工与质量控制。

      • 1
    • 装配式混凝土梁柱半刚性节点抗震性能研究

      李正英, 鲁万卿, 黄延铮, 何欢

      为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种端板螺栓连接梁柱节点形式,设计节点试件并对其进行了拟静力试验研究,和现浇混凝土框架节点试验进行对比,考察了试验节点的破坏形式、承载能力以及耗能能力和位移延性等抗震性能指标;采用有限元程序模拟试验节点的受力性能,验证模型的准确性。结果表明:现浇节点以梁端截面形成塑性铰耗能,破坏时梁端截面发生弯剪破坏,柱和节点均出现裂缝;端板螺栓连接半刚性节点主要以梁柱之间发生相对转角耗能,最终由于梁端截面混凝土材料强度不足而发生破坏,而柱保持完好,可通过更换高强螺栓和预制梁快速修复节点;本文提出的端板螺栓连接节点可以满足钢筋混凝土结构的耗能和延性要求,其梁内钢筋、预埋的端板和混凝土是否能够协同工作,对节点的受力性能有较大影响。

      • 1
    • 考虑滑移效应的体外预应力波形钢腹板梁桥应力增量研究

      杨美良, 樊林杰, 袁以鑫, 刘阳帆

      体外预应力筋的应力增量是波形钢腹板梁桥理论中至关重要的一环。在目前已有的应力增量计算方法中,适用于波形钢腹板梁桥的方法相对较少,尤其是考虑预应力筋滑移效应的更少。为研究适用于波形钢腹板组合梁体外预应力筋应力增量的计算公式,本文考虑在转向块处体外预应力筋与混凝土之间的滑移效应的影响,通过分析预应力筋的变形和结构整体变形的几何关系,推导出对称荷载作用下的应力增量计算公式。结合现有的试验数据,利用Ansys建立了实体模型,使用非线性弹簧单元Combin39,来实现预应力筋的滑移效应;并将所求得的计算值与试验值和模型值进行比对分析。结果表明:(1)推导的应力增量公式计算值与波形钢腹板组合梁试验值吻合情况较好,验证了本文方法的适用性。(2)考虑滑移效应的影响时,结构的整体挠度和应力增量随之增大,承载能力随之降低。

      • 1
    • 冻融环境下混凝土经时抗压强度研究

      杨松, 郑山锁, 明铭, 郑跃

      随着服役龄期的增加,在役建筑结构的混凝土强度表现出多龄期退化的特性。针对冻融环境下混凝土的经时抗压强度的变化规律进行了深入的研究。采用超声回弹综合法并进行钻芯修正对哈尔滨、吉林及其周边县市的在役建筑结构进行了实地检测,获得混凝土抗压强度数据924组。对实测强度数据进行归一化及归并处理,并采用Kolmogorov-Smirnov非参数检验对所有子样本进行假设检验,检测结果显示各子样本均服从正态分布。在此基础上,建立了冻融环境下混凝土相对抗压强度均值及标准差随龄期的变化关系模型,为在役多龄期建筑实行全面震害模拟与评估提供可靠的研究基础。

      • 1
    • 湿-干循环作用下脱湿红土的无侧限抗压强度特性研究

      唐芸黎, 黄英, 贺登芳, 南海宇

      本文以云南红土为研究对象,以湿-干循环作为控制条件,考虑湿-干循环次数、初始含水率、干密度三个影响因素,进行室内无侧限抗压强度试验,研究了湿-干循环作用下脱湿红土的无侧限抗压强度与湿-干循环次数、初始含水率、干密度的关系。结果表明:经过湿-干循环作用,脱湿红土的应力-应变关系曲线呈典型的应变软化型特征。相比湿-干循环前,湿-干循环后红土的应力?应变关系曲线的应变软化特征更为明显,无侧限抗压强度提高,且随着湿-干循环次数的增大,脱湿红土的无侧限抗压强度减小。不同初始含水率、干密度下,脱湿红土的应力?应变关系曲线均呈应变软化型;随初始含水率的增大,湿-干循环前,素红土的无侧限抗压强度减小,相对应的峰值应变增大;湿-干循环后,脱湿红土的无侧限抗压强度增大,相对应的峰值应变增大。随干密度的增大,湿-干循环前后红土的无侧限抗压强度均增大,相对应的峰值应变也呈增大的变化趋势。

      • 1
    • 能源桩传热特性与热-力响应研究综述

      谢金利, 李颖鹏, 蒙相霖, 覃英宏, 谭康豪, 张星月

      在气候变暖日益加剧的背景下,开发和利用新能源是全球趋势,而地热能作为一种清洁能源引起了广泛关注。地源热泵系统(GSHP)可有效地开发和利用地热能。能源桩作为地源热泵系统(GSHP)的一个新形式,具有传导热量及承担上部载荷的双重功能。围绕传热性能和热—力响应两个核心问题,对能源桩的适用性和安全性进行系统地分析。首先介绍了能源桩的研究背景及研究意义,阐述了能源桩传热性能的影响因素及机理,分析了能源桩热—力耦合状态下的结构响应,总结了目前国内外传热、承载力模型的研究现状并进行简要分析和评价。最后,提出了能源桩下一步的研究建议与展望。

      • 1
    • 钢-混组合加固梁承载能力试验研究

      林佳辉, 张爱军, 朱旦, 杨康华, 沈鑫涛, 谢旭

      针对外包钢板的钢-混组合结构加固方法中结合面传力机理以及植筋、剪力钉数量对结构承载能力影响问题,开展了6组植筋、剪力钉布置不同的钢板-混凝土组合加固梁弯曲试验,比较了植筋、剪力钉布置间距对构件的力学行为和承载能力的影响;根据试验数据以及构件的破坏形态分析了钢-混结合面的工作机理和破坏机理。试验结果表明:相对于加固结构刚度较大的外包钢板加固法,利用刚度较大的外包钢板对结构进行加固,对结合面的强度要求高,通过灌浆料连接植筋、剪力钉的方式很难满足钢-混结构变形一致的要求,在一定范围内增减剪力钉数量对加固结构的刚度和极限承载力基本没有影响,但可以防止钢板早期发生局部失稳,发挥外包钢板的刚度和承载能力的作用。

      • 1
    • FRP筋与混凝土粘结性能研究进展及本构模型改进

      张望喜, 胡彬彬, 易伟建

      近年来,FRP(纤维增强聚合物)筋代替钢筋在混凝土结构中得到越来越广泛的应用。与钢筋相比,FRP筋具有各向异性、非均质、表面形式不同等特性,这导致FRP筋与混凝土之间的粘结机制不同于钢筋与混凝土。为全面地了解FRP筋与混凝土之间的粘结性能,收集并建立了由342个拉拔试验试件组成的数据库,分析了粘结性能与各因素之间的关系,对没有达成一致结论的观点进行了补充和讨论,分析了高温、冻融循环、电解质溶液对FRP筋与混凝土粘结性能的影响。同时,校核了常用的粘结滑移本构模型的计算精度,基于建立的试验数据库,建立了新的精度更高的粘结滑移本构上升段表达式,为理论计算、数值模拟及工程应用提供基础。

      • 1
    • GFRP-RPC双层交通组合梁桥的弹性试验与分析

      祝明桥, 李军, 李志彬

      本文设计出一种面向双层交通的GFRP-RPC组合梁桥,该桥梁首先由GFRP材质的两榀桁架及带肋平板通过胶栓混合连接而成,再通过浇筑自密实RPC混凝土最终形成组合梁桥整体。本文对该组合梁桥缩尺模型(1:8)进行了多工况的拟静力加载试验和有限元分析,对其弹性工作性能进行了初步研究。结果表明:(1)浇筑RPC后,梁桥的刚度约提高2.6倍,表明此类GFRP、混凝土组合形式有利于结构受力合理。下部加载时,梁桥变形约增大10%,对结构较不利;(2)浇筑RPC后,弦杆受力符合平截面假定,组合结构受力更加合理;(3)上、下弦杆分别为压弯、拉弯受力状态。上、下部加载时,下弦杆拉应力分别约为上弦杆的1.5倍和2.5倍,下弦杆为薄弱弦杆;(4)斜腹杆受拉,直腹杆基本呈受压状态,上、下加载方式影响直腹杆受力形式,下部承载宜考虑局部拉压应力较大设计;(5)顶板侧面混凝土受压,底板侧面混凝土受拉。腹杆设置有利于板面混凝土均匀受力。

      • 1
    • 基于小波变换的GASVM-ARMA模型在深基坑变形预测中的应用

      牛帅星, 李庶林, 刘胤池, 安树正, 黄玉仁

      为了提高深基坑施工过程中的变形预测的准确度,本文提出了一种基于小波变换分解与重构,采用遗传算法优化参数的支持向量机(GASVM)和自回归滑动平均(ARMA)模型相结合的组合模型预测方法。本文使用GASVM模型对小波分解后的趋势项进行一步预测和多步滚动预测,使用ARMA模型相应地对随机项预测,将预测值求和得到最终预测结果。最后,以某地铁车站深基坑为案例,对其三个监测点的支护桩深层水平位移预测分析,得到其一步预测的短期预测值和多步滚动预测的中长期预测值,并与单一采用GASVM模型的预测值进行对比。结果表明,本文组合模型有效减小了预测误差,在短期和中长期预测中均取得了令人满意的结果。

      • 1
    • 自锚式悬索桥断索动力冲击效应模型试验研究

      叶毅, 任阳阳, 邓余杰, 陈鹏飞, 郭琦

      为探讨自锚式悬索桥在吊索瞬时破断作用下的动力冲击效应,以某在役自锚式悬索桥为背景并基于刚度相似理论建立了1:80的缩尺试验模型,进行了不同区段内吊索的断索动力冲击效应模型试验。试验表明:不同区段吊索破断引起的冲击效应不同;断索会引起与破断吊索同侧同跨的相邻吊索区域内的动态内力重分布且动力冲击效应明显;与瞬断吊索紧邻的两根吊索中,较长吊索的动力冲击系数(DIF)和动力放大系数(DAF)均较大,其动力冲击效应和冲击作用敏感性更高;瞬断工况下的吊索拉力动态响应峰值较断索前普遍会达到2倍以上,吊索的安全储备明显较低。相邻吊索在断索作用下的动力冲击效应显著,若相邻吊索存在腐蚀等缺陷,极易导致桥梁连续性断索,严重影响桥梁安全。

      • 1
    • 基于响应面优化的常压等离子体染料废水高效处理

      曹力, 付世建

      常压等离子体技术近几十年在水处理领域得到了快速发展,具有较好的应用前景,但工业化应用还需降低运行能耗、提高处理效率。本文以结构复杂、性质稳定的亚甲基蓝模拟染料废水作为实验研究对象,采用易于工业化推广的常压条件下空气介质阻挡放电水处理反应器。研究了放电电压、空气体积流量、初始浓度、初始pH、初始电导率对亚甲基蓝废水处理效果的影响,同时定量分析了.OH 在介质阻挡放电反应器处理亚甲基蓝废水过程中的贡献。研究进一步采用Box-Behnken响应面法,找到了系统的最佳运行参数:初始pH=4、放电电压13kV、初始浓度100mg/L。结果表明,该装置可以有效地处理亚甲基蓝废水,且在最优条件下放电15min,MB降解率95.39%,能量效率14.87g/(kWh),反应速率常数0.2026min-1,溶液COD值降低了62.63%,色度变化也较为明显,说明该装置可以工业化应用于有机染料废水的处理。

      • 1
    • 锌改性煤矸石的制备及其对废水中磷酸盐的吸附去除研究

      张给禄

      煤矸石是我国排放量最大的工业固废之一,其作为吸附剂在废水处理领域广泛应用。但天然煤矸石内部含有大量的结晶水和黏土矿物杂质,若直接利用天然煤矸石处理废水,则存在效率低、时间长、投加量大等问题。本实验采用ZnCl2对煤矸石进行改性,减少了煤矸石内部的结晶水和黏土矿物杂质,增加了煤矸石的比表面积,提高了处理效率,降低了处理成本。通过不同条件下的改性实验,得到改性煤矸石,同时与原煤矸石相比,其结构和化学成分均发生改变,ZnO代替SiO2成为锌改性煤矸石的主要化学组成,Zn2+负载聚集在煤矸石表面,增加了煤矸石的比表面积,改变了煤矸石内部结构,提高了煤矸石作为吸附剂处理含磷废水的能力。通过锌改性煤矸石吸附处理50mg/L含磷模拟废水,得出了最佳吸附条件为:锌改性煤矸石投加量为1g/L、pH为5、温度为30℃。此外Ca2+和Mg2+能够促进锌改性煤矸石对磷酸盐的吸附效果。本实验的研究对煤矸石的资源化利用和含磷废水的处理具有重要意义。

      • 1
    • 钢筋混凝土梁火灾损伤的多元信息融合模型研究

      魏国海, 刘才玮, 曹永升, 刘朝峰, 张天亮, 修杨

      为全面准确地评估钢筋混凝土梁的火灾损伤状态,结合火灾试验和数值仿真多元信息,提出了钢筋混凝土梁(RC梁)火灾损伤综合评估的MTOPSIS-GRA模型。首先,通过10根T型梁的火灾高温试验、振动测试和静载试验,获取其热力学特性衰变等信息,并与ANSYS数值仿真计算对比分析;其次,构建一套由灾后表观特征、表面最高温度、持续受火时间、承载力折减、刚度折减、基频衰减等组成的RC梁火灾损伤评估指标体系,初步确定评估指标体系的量化分级标准,以组合形式优化层次分析法和熵权法确定的指标权重,引入改进的接近理想解法(modified technique for order preference by similarity to ideal solution, MTOPSIS)与灰色关联度分析(grey relational analysis, GRA),建立RC梁火灾损伤综合评估的MTOPSIS-GRA模型;最后,将该方法应用于火灾后RC梁损伤评估,并与火灾后建筑结构鉴定标准方法、试验实际情况进行对比分析。结果表明,本文方法评估结果与标准评估结果基本一致,但其能够较全面准确的评估结构损伤状态,为后续损伤评估及加固修复提供可靠依据。

      • 1
    • 毛竹内嵌杉木的螺栓连接抗拉力学性能

      聂诗东, 罗杨, 冉松, 吴迪, 王辉, 程睿

      在竹结构中柱脚一般会出现受拉荷载,针对这种现象提出了一种内嵌杉木的毛竹螺栓连接形式,因此,设计了15个内嵌杉木的毛竹螺栓连接试件并进行了轴向拉伸试验。首先根据Karacabeyli-Ceccotti建议的50%极限荷载法确定了试件的屈服荷载和屈服位移,其次阐述了荷载-位移曲线中不同变形阶段的特征,最后分析了螺栓直径和螺孔端距对连接试件的承载力和破坏模式的影响。结果表明该连接具有一定的承载力和变形能力,连接承载力随着螺杆直径增大而增大。连接在受拉时荷载-位移曲线具有两个弹性段,且第二弹性阶段存在刚度下降。连接的三种破坏模式为螺杆弯坏、竹壁剪出和竹壁开裂,失效模式由螺孔端距和螺杆直径控制。基于简化力学模型推导的公式能近似地预测连接承载力,为这类节点的设计提供参考。

      • 1
    • 疏浚土配制喷播绿化基质的配比研究

      梅岭, 陈虞祥, 王雷, 夏宇昂, 陈正

      航道疏浚土与日俱增,利用疏浚土配制喷播基质运用于坡面绿化,可以实现疏浚土的资源化利用。以疏浚土为主要试验材料,采用L25(53)正交试验设计,在疏浚土中添加不同比例的PAM、SAP、稻草秸秆进行改良,并种植高羊茅进行盆栽试验,测定了各试验组的物理结构特征、水分特征、化学性质、高羊茅出苗率等指标,分析了PAM、SAP、稻草秸秆对疏浚土的影响,通过主成分分析法综合评价,得到了基于疏浚土配制绿化喷播基质配比。结果表明:在疏浚土中加入SAP显著改善了疏浚土的孔隙特性,降低土壤容重,提高疏浚土的持水能力;适量的PAM可以提高疏浚土中铵态氮的保留量,促进高羊茅种子的发芽,过量的PAM会抑制高羊茅种子的发芽;秸秆显著提高了疏浚土的养分含量,降低疏浚土的pH值;基质的最佳配比为每kg疏浚土内添SAP 6g、PAM 0.5g 、秸秆35g。用疏浚土替代喷播基质中的壤土,既可缓解土壤资源紧缺,也为疏浚土资源化利用开辟新途径。

      • 1
    • 钢桥面板-纵肋双面焊缝疲劳裂纹应力强度因子研究

      张亚海, 郭宝圣, 张卫国, 陈方怀

      双面焊有望改善顶板-纵肋焊接构造细节的疲劳抗力,而初始焊接缺陷是影响该类构造细节疲劳性能的关键因素。基于断裂力学理论,采用FRANC3D-ABAQUS交互技术建立了含初始裂纹的钢桥面板多尺度有限元模型,研究顶板-纵肋连接焊缝疲劳裂纹应力强度因子。分析了焊缝熔透率、顶板厚度、初始裂纹形状比等对双面焊缝疲劳裂纹应力强度因子的影响规律。结果表明:钢桥面板-纵肋连接焊缝细节处疲劳裂纹为I型主导的I-II-III型复合型疲劳裂纹;双面焊缝顶板焊根处疲劳裂纹应力强度因子最大值比单面焊缝小64.3%,改善了顶板-纵肋焊缝的疲劳性能;焊缝熔透率对顶板-纵肋双面焊接细节疲劳裂纹应力强度因子影响较小;加厚顶板显著降低顶板-纵肋双面焊接细节疲劳裂纹应力强度因子;随着初始裂纹形状比增大,裂纹应力强度因子减小。

      • 1
    • 富水砂卵石地层地铁联络横通道人工冻结数值分析

      文彦鑫, 伍旺, 郭治岳, 宋修元, 尹红, 蒋辉, 晏启祥

      人工地层冻结法作为一种常用的土层加固方法,被广泛应用于煤矿、地铁等地下结构工程中。成都地区的砂卵石地层含水量丰富,渗透系数大,在砂卵石地层中实施冻结法难度更大。本文以成都地铁10号线某隧道区间为工程依托,研究了在砂卵石地层中采用人工冻结法修建联络横通道的问题。首先对冻结工程进行现场监测,其次根据冻结管实际布置形式建立考虑冰水相变的非线性三维弹塑性热-力耦合数值模型,然后通过现场监测和数值模拟两种手段对积极冻结期温度场和位移场的发展及分布规律进行研究。研究结果表明:数值模拟结果与现场监测数据吻合较好,建立的数值模型比较可靠;冻结壁交圈时间是冻胀变形快速增长的临界时间点,交圈时间约为25天;冻结壁交圈时间约为25天,冻结43.7天时冻结壁厚度达到2m,在37.8天时冻结壁内平均温度达到-10°C℃,满足后续开挖施工要求。研究手段和结果可为今后砂卵石地层中人工冻结工程提供一定的借鉴。

      • 1
    • 基于标贯试验的砂土液化概率判别法

      肖诗豪, 程小久, 汪华安, 张洁

      合理地对建设场地进行液化判别是降低液化灾害的基础。我国规范通过比较标贯击数临界值与实测标贯击数值的相对大小来判别砂土液化,但由于建立经验判别准则的过程中存在大量的不确定性因素,导致这种确定性方法不是衡量砂土液化的准确指标。针对这种情况,本文基于我国大陆地区标贯试验的液化案例库,利用极大似然法对四种广义线性模型进行参数标定,建立了适用于我国大陆地区的液化概率判别模型。结果表明,当液化概率较小时,四种广义线性模型的差异显著;当液化概率在30%~70%之间时,四种模型的预测结果相近。模型比较表明,Log-log模型对案例库的拟合效果最好,由此给出了基于Log-log模型的液化概率计算公式及指定液化概率下的标贯击数临界值计算公式。回判分析表明,本文提出的液化概率判别模型的总体回判成功率高于现行建筑抗震设计规范。

      • 1
    • 边坡支挡结构荷载的分项系数计算方法

      王桂林, 陈瑶, 杨洋

      边坡岩土参数的变异性较大,导致支挡结构荷载的确定较困难。目前常用的单一系数设计法无法较好地确定安全裕度,而可靠度分析方法虽然可靠度高,但计算复杂繁琐。分项系数法作为单一系数法向可靠度分析法的过渡,既考虑了概率,且计算简单,但在边坡方面的应用研究还较少。本文基于极限状态方程,将抗剪强度参数视为随机变量,采用一般分离法,推导了边坡支挡结构荷载的分项系数以及荷载值计算公式,并进行算例求解,与可靠度分析法进行对比。结果表明:目标可靠指标βT的取值对支挡结构设计有重要影响;支挡后的边坡可靠指标与目标可靠指标存在一定偏差:对于单一滑面边坡,偏差在6%以内,对于折线型滑面边坡,则偏差较大。

      • 1
    • 注浆水平纠偏的作用规律与影响因素研究

      程雪松, 高洁, 潘军, 白如冰, 郑刚

      注浆法作为补偿地层沉降的手段已取得广泛应用,目前的研究方向主要集中于注浆原理以及工程沉降纠偏等方面,对于土体参数、注浆参数对隧道水平位移控制效果的影响缺少系统研究。因此,本文基于天津某工程一现场注浆试验,采用应变法模拟注浆过程,研究了土质条件、注浆量、注浆距离、注浆长度以及注浆深度对注浆水平纠偏效果的影响。结果表明,注浆引起的土体最大水平位移位于注浆体顶部附近;土体强度、刚度参数对注浆效果影响不大,说明注浆控制水平位移的适用性较广泛;距离注浆点较近的土体水平位移随注浆量增加增长较快,较远时增长较慢,且土体水平位移随注浆距离增加衰减迅速,因此应尽量缩短注浆点与纠偏对象的距离;注浆长度较小时注浆作用范围集中且土体最大位移值较大,反之注浆作用较为分散均匀,应根据注浆距离和纠偏对象在深度上的范围选择注浆长度,最大化发挥注浆纠偏效果。

      • 1
    • 建筑空调能耗关键变量通用提取方法及工具的开发

      沙华晶, 许鹏, 钟文智, 李云飞

      建筑空调能耗关键变量是所有可能对建筑空调能耗产生影响的变量中起决定性作用的少数变量。关键变量的确定对于目前常用的两类能耗预测模型(即白箱模型和黑箱模型)都非常重要,基于关键变量而非全部变量建立模型可大大简化建模过程但不过度损失模型精度,并且有助于防止模型过拟合。关键变量的确定是比较复杂的过程,并且容易受到初始边界条件的影响。本文提出了一种关键变量通用提取方法,该方法分别对空调负荷相关和系统相关的特征进行分析,采用Morris法和回归法两种敏感性分析方法从初始变量集中提取出关键变量,并基于Python和Eppy开发了关键变量自动提取工具,该工具适用于不同气候区的各类建筑。案例分析结果表明,使用本文所提方法提取的关键变量集可以用少数变量较准确地描述空调能耗变化。

      • 1
    • 基于β-屈服函数的炭质泥页岩统一硬化模型

      崔凯, 胡斌, 崔阿能, 马利遥, 刘杨, 祝鑫

      炭质泥页岩普遍存在于我国西南地区的矿山高边坡的软弱夹层中,在雨水浸润作用下容易发生劣化,进而对矿山高边坡的稳定性产生不利的影响。炭质泥页岩材质分布较为均匀且具有较好的连续性,在复杂加载条件下会发生延性破坏,并且包含应变软化和剪胀特性。本文将炭质泥页岩视作超固结黏土并建立了能够合理描述其力学行为的修正统一硬化模型。该模型首先对修正剑桥模型的剪胀方程进行了必要的修正以更为准确的描述炭质泥页岩的剪胀特性,在此基础上提出了β-屈服函数,借助该屈服函数,能够考虑炭质泥页岩屈服面几何形状对模型计算结果的影响。此外,该模型假定在任意加载时刻炭质泥页岩当前的应力状态点始终位于下加载面上,并且初始超固结比会对炭质泥页岩的剪胀特性产生影响。通过将模型计算结果与炭质泥页岩在排水压缩条件下的试验结果进行对比分析,取得了良好的拟合效果,表明本文所建立的模型能够对炭质泥页岩的力学特性进行合理的描述,为后续探究含炭质泥页岩软弱夹层的矿山高边坡的稳定性分析提供了重要的理论依据。

      • 1
    • 碳纤维增强速生杨胶合木梁受弯性能研究

      王玉镯, 马云鹏, 王兰芹, 李沣庭

      为了研究碳纤维增强速生杨胶合木梁的受弯性能,考虑不同配纤率和配纤位置等因素的影响,进行了梁的四点弯曲静力荷载试验;推导出了梁的极限弯矩理论计算公式。研究表明:相比纯胶合木梁,碳纤维增强胶合木梁的裂缝减少、裂缝宽度减小。增强后梁的弹性模量提高了28.02%~57.93%;极限荷载提高了16.47%~50.72%;初始抗弯刚度提高了11.58%~23.37%。在受拉区配碳纤维能提高试件的极限承载力和初始抗弯刚度,相比仅在受拉区配置碳纤维,在受拉区和受压区配置碳纤维布时,试件的承载力反而减小,但破坏时的挠度降低。试件受拉区配纤率宜介于0.0606%~1.0311%,能充分利用木材的塑性抗压性能。根据本文推导的受弯计算公式进行计算,试件极限弯矩的理论计算值和试验值吻合较好,其计算结果能较好地预测此类试件受弯时的极限弯矩。

      • 1
    • Kriging点云滤波改进算法及监测试验研究

      胡达, 黎永索, 张可能, 梁晓东, 梁小强, 吴有平

      为进一步提高三维激光扫描技术的量测精度,本文从优化滤波算法的角度出发,基于Kriging改进算法,考虑描述对象的空间相关性质,针对点云数据的滤波处理问题,研究点云格网化滤波的优化方法。以实际工程为依托,通过现场监测比对试验,对三维激光点云数据进行格网化处理和分析,将试验得出的变形数据与传统方法量测数据进行对比。试验结果表明:基于Kriging滤波改进算法的不仅能够高效识别和提取隧道轮廓断面可视化数据,而且可以高效、准确地获得隧道变形。试验的拱顶下沉数据与传统量测数据较为接近,而周边收敛数据则有一定的差异。因此,三维激光扫描技术下的隧道变形监测在一定的环境条件下能较好的反映隧道变形的真实情况,能为隧道工程的施工提供有效的安全预警。

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    • 填埋场H-V立体土工膜界面行为细观机理研究

      侯娟, 王诗涵, 李昊, 李家正, 刘磊

      结合H-V(Horizontal-Vertical)立体土工膜及传统水平土工膜衬垫与土相互作用的力学模型试验,利用基于离散元理论的颗粒流软件(particle flow code,PFC),对具有不同几何特征的土工膜与土之间的细观作用机理进行了系统地研究,探明了H-V立体土工膜衬垫宏观力学效应得以改善的微观机理。文章通过对比已完成土工膜复合衬垫模型试验所得的宏观力学特征,主要从细观角度,就不同几何特征土工膜衬垫与土颗粒相互之间的位移变化规律、土颗粒与膜之间的接触力分布、膜上的应力分布以及整体衬垫系统中竖向应力的分布等进行了研究。发现与传统水平土工膜相比,H-V立体土工膜除了具有传统水平土工膜与土之间的摩擦作用外,还有竖向膜部分对土颗粒附加作用的侧摩阻力和咬合力。竖向膜可以约束土颗粒的位移及力链从受荷中心向两侧方向的传递,并使得H-V立体土工膜与土形成良好的约束挤密区。这不仅可以延缓H-V立体土工膜衬垫内部形成连续滑移面,同时可以更有效地均化整体衬垫中的应力分布,使得相同上覆荷载下,H-V立体土工膜衬垫具有更小的整体沉降量和不均匀沉降。

      • 1
    • 再生粗骨料品质对混凝土抗溶蚀性能的影响

      刘惠, 王震, 郝亚利, 朱平华, 王新杰, 陈春红

      基于硝酸加速溶蚀试验方法,分别对100%取代率下不同品质(I类、II类和III类)再生粗骨料混凝土和天然粗骨料混凝土的抗溶蚀耐久性进行了对比研究,并从宏观力学性能退化及内部微观结构损伤方面进一步揭示了混凝土抗溶蚀性能经时劣化规律和损伤机理。研究结果表明:高品质再生骨料制备的混凝土的抗压强度较高,与骨料物理性能具有良好的相关性。在溶蚀环境下,再生粗骨料混凝土的抗压强度损失率、质量损失率、溶蚀深度随溶蚀龄期的增加而逐渐增大,随粗骨料品质的降低并不一定严格增大,在不同时期出现阶段性差异。通过SEM图像可知,溶蚀前后,低品质骨料混凝土界面过渡区差异明显。由溶蚀深度与溶蚀时间的拟合公式可知,三类品质骨料制备的混凝土均满足软水环境中的水工结构使用要求,低品质(III类)再生粗骨料混凝土可用于一代服役50年的水利工程结构。

      • 1
    • 装配式H型钢腹板开孔耗能支撑滞回性能研究

      黄晨凯, 赵宝成

      装配式H型钢腹板开孔耗能支撑是由腹板开孔H型钢和传力槽钢通过螺栓连接组成的新型耗能支撑,可有效避免支撑构件失稳。为了研究这种支撑的耗能能力及破坏机理,对试件进行了低周往复加载试验及有限元模拟分析。结果表明:装配式H型钢腹板开孔耗能支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,变形能力好。在轴向荷载作用下,试件主要依靠开孔腹板孔间短柱进入塑性耗能,孔间短柱端部为薄弱部位,加载过程中首先进入塑性,并最先发生断裂,孔间短柱中间部位随着加载深入进入塑性的面积越来越大。加载过程中螺栓与槽钢始终处于弹性状态。试件最终因孔间短柱断裂导致破坏。H型钢耗能腹板长度相同时,腹板宽度越宽,孔间短柱高宽比越大,耗能支撑承载力与刚度越小,变形能力越好,孔间短柱高宽比范围在5~8之间较为合理。建议长圆孔端部圆弧到螺栓孔中心最短距离控制在1.2d0~1.5d0之间。改变长圆孔圆弧半径对支撑的力学性能影响很小。H型钢腹板宽度相同时,腹板长度越大,承载力与刚度越大。给出了装配式H型钢腹板开孔耗能支撑的设计方法与极限承载力公式,可为工程应用提供参考。

      • 1
    • 考虑剪力滞的波形钢腹板连续曲线箱梁内力求解

      杨美良, 袁以鑫, 樊林杰, 刘阳帆

      波形钢腹板连续曲线箱梁由于受到弯扭耦合效应的影响,受力情况极其复杂。为了研究波形钢腹板连续曲线箱梁的力学性能,在前人研究成果的基础上,考虑剪力滞效应和剪切变形的影响,基于能量法对波形钢腹板曲线箱梁(简称CCBG(CSWs))一次简支超静定结构的约束扭转控制微分方程进行补充修正;运用该微分方程结合三弯矩法对三跨波形钢腹板连续曲线箱梁进行内力求解,并与曲杆结构力学法、有限元分析结果进行了比较。结果表明:考虑剪力滞效应和剪切变形的影响,采用本文方法求得的内力结果与有限元计算结果契合度较高,验证了本文方法的正确性;相同荷载作用下,波形钢腹板连续曲线箱梁的内力与传统的混凝土腹板连续曲线箱梁的内力非常接近,说明连续曲线箱梁的腹板材料对桥跨内力的影响较小。

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    • 夏热冬冷气候区欠发达地区高校建筑冬季适应性热舒适研究

      刘晶, 喻伟, Essah Emmanuel

      良好的室内热环境不仅有助于学习效率的提升,还有利于建筑节能。因此,在学校建筑内提供一个舒适的热环境具有重要意义。但是,目前对于学校建筑室内热环境和热舒适的研究主要集中在经济发达地区。类似的研究在经济欠发达地区还很匮乏。为了填补经济欠发达地区学校建筑室内热环境和人体热舒适了解的空白,本文以夏热冬冷气候区经济欠发达地区遵义的自然通风高校建筑为研究对象,通过开展现场调查和测试详细分析了该地区自然通风的高校建筑的冬季室内热湿环境和热舒适状况。并以此为基础对非物理因素(如经济水平、过去的热经历、热期望等)对人体热舒适的影响进行了探讨。结果表明:遵义地区自然通风高校建筑冬季室内热湿环境较为恶劣,38.3 %的受试者认为冬季室内温度是“凉”或“冷”的。实测热中性温度为17.36 °C,80 %可接受温度区间为14.97~20.69 °C,均比PMV预测模式下相应数值偏低。Griffiths模型预测的平均舒适温度为16. 88 °C。在非物理因素的作用下,遵义地区自然通风高校建筑冬季的热中性温度、可接受温度区间与出自同一气候区经济发达地区热舒适现场调查的相应结果比较均偏低。因此,遵义地区自然通风高校建筑在改善冬季室内热环境时可考虑能耗低的被动式措施,本研究进一步丰富了夏热冬冷地区高校建筑热舒适数据库,其发现对于欠发达地区高校建筑的设计,运营和维护均有指导意义。

      • 1
    • 锑矿废渣模拟酸雨淋溶重金属Sb、As、Hg淋溶释放规律研究

      周赛军, 王余心, 邓新平, 邓仁健, 汪建群, 任伯帜

      为了全面系统地研究锑矿废渣中重金属的淋溶释放规律,以湖南省冷水江锡矿山锑矿的锑矿废渣为研究对象,通过对锑矿废渣的消解试验与半动态淋溶试验,测定锑矿废渣与淋溶液中重金属的含量,分析锑矿废渣淋溶液中Sb、As、Hg淋溶释放规律。试验结果表明:锑矿废渣中重金属含量较高,除Pb外其余重金属均超国家《土壤环境质量农用地土壤风险管控标准》(GB 15618-2018)的风险筛选值(pH≤5.5),重金属含量均超湖南省土壤背景值;锑矿冶炼渣在模拟酸雨淋溶下重金属析出浓度在第2~第3天达到峰值,锑矿废石与锑矿尾砂淋溶一天后就达到峰值,锑矿废渣重金属累计析出量均为锑矿冶炼渣>锑矿尾砂>锑矿废石;锑矿废渣重金属的累计淋出量与模拟酸雨累计淋出量之间呈二次函数关系。试验结果将为锑矿废渣对土壤-地下水污染防治提供一定的理论支持。

      • 1
    • 黏土中桶式基础的有限元模拟及破坏包络面分析性能试验研究

      陈佳莹, 滕竟成, 吴则祥

      本研究旨在应用高级土体本构对黏土中的吸力桶基础进行完整的有限元模拟,以建立吸力桶基础的破坏包络面。首先采用了硬化土模型(HS)通过有限元方法分析了在不同单调组合荷载作用下的正常固结黏土中的吸力桶基础离心机试验,通过对比试验结果验证了使用HS模型的有限元分析的有效性。然后,通过径向滑移试验进行大量的有限元分析,进一步延伸到V-H-M(竖向力-水平力-弯矩)空间的破坏模式。在此基础上,描述了H-M平面、V-H平面上的破坏包络面,以及V-H-M空间三维破坏包络面。结果表明,H-M破坏包络面类似于倾斜的椭圆;不同竖向荷载对H-M破坏包络面倾斜度的影响可以忽略;H-M破坏包络面的尺寸随着竖向荷载值的增加而减小;竖向荷载和水平荷载之间存在很强的相互影响,即竖向承载力和水平承载力构成的V-H屈服面近似为四分之一椭圆,可以看出H-M倾斜椭圆的大小由竖向荷载控制。根据数值模拟的结果,最终提出了在V-H-M空间中表达三维破坏包络面的新的解析表达式。

      • 1
    • 酸溶液对原状黄土抗拉强度影响的试验研究

      刘华, 胡鹏飞, 王松鹤, 刘乃飞, 胡文乐, 谷宏全

      黄土受到污染之后,土体的组分以及内部结构会发生改变,从而使得土体抗拉强度也会随之发生改变。基于此,本文通过人工配置盐酸、硫酸和硝酸的4种不同摩尔浓度的污染液,对比蒸馏水和污染后的土样进行直接拉伸破坏试验,探讨了酸污染黄土的拉应力-拉应变特征及过程,进一步分析了不同酸溶液种类、浓度对土体抗拉强度演化规律的影响。结果表明:随着酸污染液的侵入,黄土的抗拉强度均小于未污染状态;且随着污染液浓度的增大,盐酸和硝酸的抗拉强度均呈减小态势,而硫酸的抗拉强度却逐步恢复,拟合后的污染液浓度与抗拉强度呈现出较好的幂函数关系;最后基于污染黄土的抗拉强度和抗剪强度探讨了酸污染黄土的联合抗剪强度拟合关系。

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    • 混凝土圆环形截面非均匀配筋计算的解析法

      李彬, 周东华

      环形截面是工程结构中常见的截面形式,但混凝土环形截面配筋计算存在双重非线性(材料和截面宽度变化的非线性)。《混凝土结构设计规范》中仅给出计算均匀配筋的超越方程组,需编程和迭代求解,不能手算,极为不便。另外,一些环形截面构件(如高桥墩、预制管桩等)长度长,截面尺寸大,钢筋用量大,若采用均匀配筋,中性轴附近钢筋应力小,经济性不好。若采用非对称配筋,将受力钢筋布置在远离中性轴的外围区域,可充分利用混凝土和钢筋强度,提高经济效益。对此本文根据混凝土和钢筋的本构关系确定应变变化的范围和边界,从应变出发,通过解析方法,由应变求解应力,进而计算内力,不需迭代,最终将计算结果绘制成便于手算配筋的诺谟图,计算快速方便,适用于C50及以下强度混凝土和任意直径大小的环形截面。

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    • 大型钢网架穹顶结构弹塑性稳定性分析

      张洋, 陈朝晖, 杨帅

      本文针对大型LNG储罐钢网架穹顶结构的弹塑性稳定性分析,基于刚体准则,采用改进塑性铰模型建立了适于几何与材料双非线性分析的空间弹塑性梁单元,分别采用局部荷载扰动与整体模态扰动的方法,研究了局部缺陷与整体缺陷以及是否考虑材料屈服对结构稳定承载力的影响差异。结果表明,局部与整体缺陷均会降低网架穹顶结构稳定承载力。荷载干扰下结构整体初始变形小,荷载位移曲线在极值点附近变化显著,稳定承载力对局部缺陷位置不敏感对大小敏感;模态干扰下结构整体初始变形较大,荷载位移曲线平滑。材料屈服对结构稳定性有显著影响。本文所建弹塑性刚体准则空间梁单元及其相应非线性分析方法,与ABAQUS相比,效率与精度兼优,适于大型复杂工程结构非线性分析,尤其在处理局部缺陷的影响上具有优势。

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    • 锈蚀脚手架钢管轴压稳定性试验研究

      胡晓鹏, 仲帅, 彭刚, 范永风

      为研究锈蚀对扣件式脚手架体系中钢管立杆稳定性的影响,通过对不同锈蚀龄期的钢管进行表面形貌测试,分析了锈蚀对钢管内外壁表面形貌的影响;借助锈蚀钢管材料单调拉伸试验,探讨了锈蚀条件下钢材力学性能退化规律;并基于锈蚀钢管的轴心受压试验结果提出了锈蚀钢管立杆稳定性的计算模型。研究结果表明:随着钢管失重率的增加,钢管表面坑蚀分布由独立蚀坑向溃疡状蚀坑群发展,外壁坑蚀率、算术平均高度和均方根高度均不同程度的高于钢管内壁;锈蚀钢材表面随机分布、大小不一的蚀坑会导致钢材强度与塑性变形能力下降,钢材塑性变形能力劣化更明显;不同锈蚀程度钢管轴压破坏模式均为整体弯曲失稳,随失重率的增加锈蚀钢管的极限荷载线性下降,峰值荷载对应轴向位移值逐渐降低。

      • 1
    • 可液化土中劲芯复合桩地震响应特征研究

      刘涉川, 王安辉, 章定文, 郑宫龑

      劲芯复合桩是将预制混凝土管桩插入水泥土桩中复合成的新型桩基。通过振动台模型试验及有限差分程序FLAC3D数值模拟分析,研究了可液化地基中劲芯复合桩的地震响应。利用模型试验结果验证了数值模型的准确性和可靠性,进而通过参数分析讨论了水泥土桩桩径、桩长、剪切模量等因素对可液化土-复合桩-上部结构地震响应的影响规律,并定量评价了水泥土桩加固对场地抗液化性能及桩基弯曲破坏的影响特征。结果表明:增大水泥土桩桩径和桩长可有效提高复合桩的抗震性能;增大水泥土剪切模量对复合桩抗震性能的提高是有限的;桩基在桩头附近或水泥土与可液化砂土交界处易产生较大的弯矩响应,该部位应采取必要的抗震构造措施。根据研究结果提出了可液化地基中劲芯复合桩的抗震设计要点。

      • 1
    • 高韧性水泥基材料抗渗性及工作性能试验研究

      李晓琴, 周旭, 李世华, 刘国寿

      工程水泥复合材料(ECC)具有良好的韧性和裂缝控制能力,可用于解决地下和水工工程中的混凝土开裂和漏水问题。高水灰比(1.03)ECC流动度好,但抗渗性能差,同时水灰比过高使得材料坍落度大、粘聚性差,不满足可喷射性的指标要求。为了解决上述问题,将硅灰(SF)以不同的SF/水泥质量比引入ECC(1.03)中,以改善其工作性能,抗渗性能、微观结构和力学性能。结果表明,当SF/水泥比为15%时,ECC(1.03)的工作性能大大提高,达到新拌材料可泵送及可喷射指标要求;同时,ECC(1.03)的抗渗性能提高至P8以上;电镜扫描(SEM)和能量分散光谱仪(EDS)的观察结果证实,添加SF使ECC的显微组织更致密,而且还可以减少碱性物质,从而抑制碱聚集反应并提高耐久性。通过对ECC同时展开韧性、抗渗性及可泵送可喷射工作性能研究,获得了具有良好韧性、抗渗性及工作性能的ECC配合比,为实际工程中推广及应用奠定了基础。

      • 1
    • 锈蚀钢筋横截面积分布规律统计分析

      刘浩, 巴光忠, 苗吉军, 刘才玮

      检测确定钢筋的锈蚀特征参数是进行锈蚀钢筋混凝土结构性能评定的基础。本文通过电化学加速锈蚀试验获得不同锈蚀程度的钢筋,采用三维激光扫描技术建立锈蚀钢筋的三维几何模型,并提取了相关锈蚀特征参数。然后基于概率理论统计分析了锈蚀钢筋平均截面锈蚀率与最大截面锈蚀率、锈蚀不均匀系数之间的相关性,建立了锈蚀不均匀系数的概率分布模型。研究表明:随着锈蚀程度的增加,最大截面锈蚀率和锈蚀不均匀系数均呈幂函数增长,并与锈蚀钢筋的直径有关;锈蚀不均匀系数服从广义极值分布,其概率分布的形状参数、尺度参数和位置参数均随锈蚀程度的增大而线性增大,并与锈蚀钢筋的直径和单元长度有关。

      • 1
    • 内配格构式钢骨钢管混凝土构件的抗弯性能研究

      王先铁

      对是否设置加劲肋和格构式钢骨等4组内部不同构造形式的钢管混凝土试件进行受弯试验。试验结果表明:格构式钢骨延缓了试件受拉区混凝土开裂和受压区钢管屈服,有效提高了其抗弯性能。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行了数值模拟分析,有限元模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上分析了钢管径厚比、钢骨肢件间距、钢骨尺寸、钢骨及混凝土强度等对内配格构式钢骨钢管混凝土构件受弯性能的影响。结果表明:影响构件抗弯性能的主要参数为钢管径厚比、钢骨尺寸及钢骨强度;混凝土强度、钢骨肢件间距对其承载性能影响较小。采用中国规范、美国及欧洲规范对试件的抗弯承载力和刚度进行计算,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明:中国规范对该类构件抗弯承载力的计算偏于保守,对抗弯刚度的计算误差较大;美国和欧洲规范对该类构件抗弯刚度的计算偏于保守。

      • 1
    • 产表面活性剂石油降解菌(GJ)的筛选及对石油烃降解特性

      孔萌, 邢献杰, 姜巧, 彭明国, 王晋, 张文艺

      针对炼油厂含油废水处理过程中产生的“三泥”处置难题,从大庆油田含油污泥中分离出一株既产表面活性剂又能降解石油烃的菌株GJ,通过进行观察形态特征观察、生理生化实验及16S rDNA序列分析,鉴定GJ菌株为希瓦氏菌属(Shewanella sp.),将菌株GJ应用于浮渣和生化污泥的降解试验,探讨了GJ对浮渣和生化污泥的降解动力学。对菌株产物进行提取纯化、薄层层析初步判断、红外光谱分析证实GJ菌产物中存在一个五元环内酯结构和糖苷键,为糖脂类表面活性剂。浮渣和生化污泥降解试验中,菌株GJ第7天时石油烃降解率最高分别达到81.11%和83.21%;生化污泥的降解试验中,菌株GJ第7天时石油烃降解率最高达83.21%。Logistic生长模型(R2=0.972)、Luedeking-Piret模型(R2=0.985)和一级反应动力学模型,分别可以很好的模拟GJ菌体生长、表面活性产物合成和对石油烃的降解过程。初步推断GJ菌以石油烃作为碳源,在生长过程中分泌可打破油水界面表面活性剂打破油水界面,增大菌株与石油烃的接触程度,促进GJ菌对石油烃的摄取、代谢并进行自我增殖。本文可为研究希瓦氏菌降解石油烃的机理和工程应用提供理论参考。

      • 1
    • 超声波预处理炼油厂浮渣油泥试验研究

      于鑫娅, 吴凌云, 邢献杰, 姜巧, 彭明国, 张文艺

      针对炼油厂浮渣油泥(简称“浮渣油泥”)含有大量污油、成分复杂且较难处理等问题,采用超声波法对中石化金陵分公司产生的浮渣油泥进行预处理试验,通过L16(44)正交试验法分析了超声功率、超声温度、超声时间、超声频次对浮渣油泥除油率的影响,利用SPSS 25.0进行误差分析并运用单因素试验细化了正交实验结果,通过红外光谱仪分析了超声前后油泥成份变化情况。试验结果表明:因素的影响顺序为超声功率<超声时间<超声温度<超声频次;当超声功率70 W、超声时间15 min、超声温度55℃、超声频次3次时,其对石油类物质去除率可达32.46%;红外光谱显示超声后油泥对应峰的光谱强度下降,含油量下降明显,芳烃、醇类、烷烃、烯烃类物质等均有减少,表明石油烃长链及高分子有机物碳链被破坏;超声后萃取出的油中烷烃类物质减少,醇类物质增多,说明烷烃的一个氢基被羟基代替,生成对应的醇,相比之烷烃,醇更容易被微生物降解。超声波处理浮渣油泥中机制为:通过机械效应、空化作用及热效应破坏石油烃长链及高分子有机物碳链,降低浮渣油泥黏度,促使油、泥、水三相易于分离,从而降低浮渣油泥中的石油类物质含量。超声波法为物理法,无外加化学药价,处理方法简单,可作为浮渣油泥微生物法深度处理的预处理手段。

      • 1
    • 土工格栅加筋碎石土动回弹模量试验及预估模型研究

      张航, 周志刚, 韩健

      加筋土路基动回弹模量是加筋土技术在道路工程中的重要设计指标。本文利用动三轴仪对土工格栅加筋碎石土进行动回弹模量试验,对比分析了含水率、加筋方式、剪切及侧限影响表征量对动回弹模量的影响规律,并回归分析了动回弹模量预估模型参数。研究结果表明:加筋土的动回弹模量随着含水率的提高而降低;土工格栅应布设在土体中的水平剪切变形层位,增加加筋层数或减少层间距,对提高动回弹模量的效果明显;在其他条件不变时,动回弹模量随剪切和侧限影响表征量的增大而增大;NCHRP 1-28A模型参数的回归结果比较理想,该模型可用于对土工格栅加筋土动回弹模量的预测。上述试验及分析成果可为路面结构设计时确定加筋土路基动回弹模量提供依据,促进加筋土技术在道路工程中的推广应用。

      • 1
    • 不同瓣型荞麦壳加筋黄土的强度特性研究

      雷胜友, 文晓灿

      为了探索植物壳生态加筋土的强度特性,作者进行了荞麦壳加筋黄土的剪切试验研究。首先我们进行了荞麦壳和黄土的基本性质试验,然后将荞麦壳分瓣,按一定的干土质量比将分瓣好的荞麦壳添加到配好的湿土中,击实成样,进行直剪试验,研究表明,荞麦壳加筋黄土的剪应力-剪切位移曲线的变化规律与素土的相似。荞麦壳加筋后土的强度有了明显的提高,最大提高23%。在强度指标方面,表现为加筋后土的内摩擦角有了很大提高,最大提高了6.13°,而粘聚力则有不同程度的降低,其降低值不超过8kPa。还发现只有当荞麦壳的加筋率大于某一百分比时,荞麦壳加筋土的强度才大于素土的强度,该百分比与荞麦壳的分瓣情况有关。对于荞麦壳加筋材料,存在一个界限加筋率时,当加筋率小于界限加筋率时,荞麦壳起作用所需的剪切位移基本上随垂直压力而增大,当加筋率大于界限加筋率,荞麦壳起作用所需的剪切位移随垂直压力增大而减小,该界限值也与荞麦壳的分瓣情况有关。相比较而言,天然荞麦壳和两瓣型荞麦壳作为加筋材料更合适。

      • 1
    • RC框架结构倒塌易损性评估

      郑山锁, 温桂峰, 董立国, 杨威, 刘巍, 张艺欣

      为系统评估我国RC框架结构的抗地震倒塌能力,按照现行规范设计了66个典型RC框架结构,基于OpenSEEs平台建立了考虑节点剪切变形的典型RC框架结构集中塑性铰模型,并采用IDA分析方法得到了各典型结构的IDA曲线与倒塌点;进而,分析了设防烈度、层数及跨度对倒塌储备系数的影响,评估了RC框架结构的大震及特大地震下的抗地震倒塌能力。结果表明:按我国现行规范设计的RC框架结构的抗倒塌储备系数CMR与设防烈度和层数存在负相关关系,而与跨度的相关性较弱;符合现行规范设计的RC框架结构,满足大震不倒的设防要求,但其抵御特大地震作用的能力明显不足,其中,7.5度设防RC框架结构的抗倒塌能力最弱。

      • 1
    • 重组竹螺栓连接节点承载能力计算分析

      李霞镇, 任海青, 李贤军, 徐康, 钟永, 郝晓峰

      基于重组竹螺栓连接承载性能分析,分析评价了现有木结构设计规范对重组竹螺栓连接承载能力预测的适用性,为重组竹结构连接设计和应用提供借鉴和依据。采用正交设计法对16组48个重组竹-钢夹板单螺栓连接节点试样进行了试验,验证了Foshci理论模型对重组竹-钢夹板单螺栓连接节点的适用性,揭示了螺栓直径、端距及主构件厚度等因素对节点承载能力的影响规律,最后分析评价了GB 50005和European 5规范对重组竹-钢夹板螺栓连接承载能力预测的准确性。研究结果表明:Foschi理论模型能够反映节点的线弹性、屈服后阶段的变化特征,能够较为全面地反映重组竹-钢夹板螺栓连接节点整个受力过程。螺栓连接承载力受螺栓直径、主构件厚度和端距三因素共同影响,但当节点达到最小尺寸设计要求时,承载能力受螺栓直径影响的作用最为明显。Eurocode 5对重组竹-钢夹板螺栓连接节点承载预测能力偏保守,而我国GB50005预测能力存在安全富余的空间,能较好地预测重组竹-钢夹板螺栓连接的承载能力。

      • 1
    • 单向分布钢纤维RPC弯曲性能试验

      李坤坤, 杨克家, 李坤梁, 林一苇

      为研究准静态荷载下纤维分布对构件力学性能的影响,对同一纤维掺量(2%)下不同纤维长度(13mm~20mm)的单向分布和乱向分布钢纤维RPC试件开展了四点受弯试验。通过选取弯拉荷载-挠度曲线上初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量地分析单向分布和乱向分布钢纤维RPC的弯拉性能。试验结果表明:钢纤维在主拉应力方向上的方向系数显著影响基体的弯曲性能。其中,单向分布钢纤维试件的弯拉峰值应力、弯曲韧性较乱向分布试件均有大幅提高,且跨中挠度达到L/150时,前者的残余强度仍高于初裂强度4.35MPa~16.9MPa;纤维长度由13mm增加至20mm时,与乱向分布试件相比,单向分布试件的裂后弯曲性能提高幅度更明显,且单向分布试件受荷越大,纤维长径比的优势越能体现出来;单向分布试件断口处纤维分布均匀,绝大部分方向与主裂纹方向垂直,锚固长度大,断口处桥接效应显著;综合考虑单向钢纤维RPC试件的等效弯曲应力,耗能能力等指标,当纤维掺量为2%的前提下,纤维长度为20mm时,其力学性能最优。

      • 1
    • 采用CFRP增强的GFRP管混凝土短柱轴压性能试验研究

      杨霞, 杨文伟

      对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束混凝土短柱,通过碳纤维增强复合材料(CFRP)布进行不同方式的加固,制作了12个两两相同的GFRP管约束混凝土短柱试件,研究不同加固模式下GFRP管约束混凝土短柱在单调轴压及重复轴压下的力学性能。分析了试件的破坏模式、承载能力、变形能力、加固效果、应力-应变曲线、塑性残余应变与卸载应变的关系以及极限状态。结果表明,三种加固模式下试件的极限承载力均有很大提升;单轴受压试件的应力-应变曲线与相同工况下反复受压试件的应力-应变包络曲线基本一致;加固前后试件的塑性残余应变和卸载应变均存在线性关系,且随着约束作用的加强,直线的斜率也随之增大。对Lam和Teng提出的FRP约束混凝土加卸载模型进行了修正,并对不同加固模式下GFRP管约束混凝土短柱在重复轴压下的卸载路径进行了预测,通过与试验结果对比发现,修正后模型与试验结果吻合较好。

      • 1
    • 预制-装配式多键群剪力键力学行为试验研究

      石璐, 范亮

      装配式钢-混组合结构在桥梁工程中使用日益广泛,其中预制-装配式集束群钉剪力键力学行为研究对装配式钢-混组合桥梁的安全应用有重要意义。为研究预制-装配式群钉连接件键群数量对剪力键受力特性的影响,开展了单键群及双键群装配式钉群剪力键推出加载试验,对比研究单键群和双键群试件的荷载滑移曲线、破坏形态及抗剪承载力,并结合三键群及四键群试件数值模拟,研究多键群下的装配式剪力键承载力折减效应。研究表明:单键群和双键群剪力键的破坏模式均为栓钉剪断,单键群试件的裂缝数量少于双键群试件;承载力折减效应随着键群数量的增多而增加;键群间受力不均匀现象随荷载增大逐渐显著;基于能量法分析了多键群间由于受力不均匀产生的多键群承载力折减效应,提出了多键群装配式剪力键承载力折减系数计算表达式。研究成果对于预制-装配式群钉剪力键在装配式组合梁中的应用提供了重要理论参考。

      • 1
    • 机制砂和水玻璃改良膨胀土抗压和抗剪强度试验研究

      付相深, 王齐, 杨振北, 李贤, 汪时机

      以无侧限抗压强度及抗剪强度为主要分析指标,土样干密度为1.65g/cm3,含水率为15%,通过试验研究了不同掺量的机制砂和水玻璃改性对广西南宁地区膨胀土的无侧限抗压强度、刚度及抗剪强度的影响规律。试验结果表明,分别单独掺入时,无侧限抗压强度及刚度均随着掺量的增加而先增大后减小。机制砂的最佳掺量为10%,强度提高15.7%(控制掺砂粒径小于0.5mm),水玻璃(硅酸钠)的最佳掺量为1%,强度提高52.4%。但复合掺入时,机制砂会降低水玻璃的改良效果。通过试验进一步研究了机制砂的粒径大小对掺砂法改良效果的影响,结果表明,为提高膨胀土的强度,掺入机制砂的粒径不宜大于0.5mm。通过开展直剪试验,结合莫尔-库仑强度理论,两种方法均能提高该膨胀土的抗剪强度。研究成果验证了利用水玻璃改良膨胀土和用机制砂代替天然风化砂改良膨胀土的有效性,可为今后工程中膨胀土的改良提供参考。

      • 1
    • 冲击映像法及其在超长距离顶管施工泥浆套检测中的应用

      林天翔, 叶冠林, 王祺, 冯少孔

      泥浆减阻技术是超长距离顶管施工中一项关键的技术手段,泥浆套厚度与工程质量息息相关。基于冲击映像法的基本原理,本研究提出了一种精确掌握顶管施工注浆充盈状况的快速检测方法,并通过模型试验和现场试验对检测方法的有效性进行了研究。根据模型试验结果,将归一化冲击响应强度作为反映泥浆充盈状况的评价指标,成功应用于苏州一大型引水工程中。研究表明:冲击映像法在检测泥浆套厚度方面较传统压力观测法有明显的优越性,有效提高了检测效率和高阻力区的识别能力,据此对泥浆薄弱区进行定点补浆,节约了施工成本,可在同类工程中推广使用。

      • 1
    • 矿渣基改性材料干化城市污泥效果及微观实验

      张发文, 何禹龙, 董明坤, 赵长民, 张雪娇

      通过不同掺入量和养护龄期下矿渣基改性剂对城市污泥含水率的影响,采用X射线衍射、扫描电镜和热分析方法表征了矿渣基改性材料和干化污泥的水化产物和微观结构,探讨了矿渣基改性材料对污泥干化的效果及机理。结果表明:随着掺量的增加和养护龄期的延长,污泥含水率大幅减少;在相同条件下,矿渣基改性剂对污泥的干化效果明显好于生石灰。微观实验表明:改性剂遇水后,矿渣玻璃体中的SiO2和Al2O3会在碱性条件下和污泥中的水发生水化反应生成水化硅酸钙凝胶和钙矾石晶体,将大量自由水转化为结晶水,降低污泥中的含水率,同时也会填补污泥内部的孔隙,改变原污泥松散团聚的结构体系,使污泥牢固的联结成一个整体,有助于污泥的进一步资源化利用。

      • 1
    • 堆石料的三维应力分数阶本构模型

      吉华, 孙逸飞

      为了合理反映粗粒土的状态依赖非关联应力应变特性,应力分数阶塑性力学模型被提出。然而,之前所建立的模型是基于三轴试验结果,无法对堆石料真三轴条件下的应力应变特性进行预测。为解决这一问题,基于特征应力法对已有分数阶塑性力学模型进行了完善,使得模型可以预测堆石料在真三维应力作用下的应力应变特性。为验证模型的合理性,进一步选取不同初始状态条件下堆石料的真三轴压缩试验数据,对模型进行了验证,发现:三维化后的分数阶岩土塑性力学模型可以合理地模拟不同初始状态的堆石料在真三轴压缩条件下的应力应变行为。与传统塑性力学模型相比,所提出的分数阶塑性模型在描述堆石料非关联流动时,不需要额外引入塑性势函数,仅需要对已有屈服面求解分数阶导数即可;此外,模型在特征应力空间中推导完再映射到原应力空间,即可描述土体的三维强度特性,而无需额外采用三维强度准则。

      • 1
    • 不同钢板加固方式影响下锈蚀RC梁试验研究

      唐皇, 彭建新, 王晗

      为了研究不同钢板加固方式对锈蚀RC梁承载性能的影响,探索不同钢板加固方式的加固效应,本文通过静力荷载试验对比研究了钢板抗弯加固、抗剪加固和抗弯-抗剪组合加固锈蚀RC梁在承载力、变形、破坏模式和延性等方面的特点,分析了不同加固方式的优缺点。研究结果表明:对于钢板厚度分别为3mm、4mm和5mm的抗弯加固锈蚀梁,随钢板厚度增加1mm,其极限承载力而增加7-18kN。组合加固效果最明显,其极限承载力相比于锈蚀梁提高了107.7%。组合加固锈蚀梁的抗变形能力最强,其次是抗弯加固锈蚀梁,同时钢板厚度增加对抗弯加固锈蚀梁的抗变形能力有积极作用。组合加固较其他两种加固方式能更有效地提高锈蚀梁的延性,其延性相比锈蚀梁提高了320.4%,其次是抗剪加固锈蚀梁。抗弯加固锈蚀梁的延性相比其他两种加固梁都要小,并且随着钢板厚度增加,其延性先增加后减小。评价抗弯和抗剪加固锈蚀梁的加固效果时需综合考虑抗变形能力和延性。

      • 1
    • 内翻U形外包钢组合梁正截面抗弯承载力分析

      阎奇武, 张正

      为研究新型内翻U形外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力及其构造要求,以已有内翻U型外包钢-混凝土组合连续试验梁为参照,建立该组合连续梁非线性有限元模型,模拟组合连续梁有限元模型的荷载-跨中挠度曲线,并与相关试验结果对比,验证了该组合梁有限元模型的建模方法和参数选取的合理性和有效性。应用建立的组合连续梁有限元模型,分析了内翻外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力的主要影响参数。综合内翻U型外包钢-混凝土组合连续梁正截面抗弯承载力试验和模拟结果,提出采用简化塑性理论计算组合梁正截面抗弯承载力计算时,组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值应乘0.96的修正系数。0.96倍组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值与组合梁有限元模型模拟计算值比较表明两者十分偏安全地接近,提出的组合梁正截面抗弯承载力修正的简化塑性理论计算值具有足够的准确性和可靠性。

      • 1
    • 地下混凝土筒仓结构工程性试验与数值分析

      金立兵, 梁新亚, 霍承鼎, 王振清, 王珍

      地下粮仓可充分利用地下空间,具有较好的防火、防毒、防爆等性能;同时,可利用浅层地能实现准低温储粮,具有节能、低损、保证粮食品质的优点,对保障我国粮食安全及可持续发展意义重大。论文采用工程足尺试验与数值分析相结合的研究方法,对大型地下混凝土筒仓不同施工阶段进行工程试验,对不同施工阶段的仓壁的力学性能进行工程试验测试与数值模拟,验证数值分析方法的合理性与有效性。进而对最不利工况的仓壁在水土复合压力作用下的力学性能进行数值分析。结果表明,地下混凝土筒仓仓壁内力的数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了数值方法的有效性;仓壁径向应力在仓壁底部位置处最高,环向应力在距仓壁顶部约三分之二位置处最高。该方法可为类似地下混凝土结构的力学分析与结构设计提供参考。

      • 1
    • 索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

      王雪姣, 言志信, 龙哲

      针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础,该基础既填补了沙漠地区输电塔基础的空白,克服了砂土地基基础施工难题,又满足了工程安全稳定性要求。通过室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行了分析,同时研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明:数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载-位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。

      • 1
    • 微生物岩土技术及其应用研究进展

      刘汉龙

      本文对环境岩土工程领域涉及的几种主要微生物的生物化学反应过程及作用机理进行了总结,并针对微生物岩土技术在土体加固技术,抗渗封堵技术,污染土修复技术等三个方面开展的研究进行了总结与评述。通过对微生物岩土领域国内外已开展的系列研究的整理与总结,以期促进该领域开展更全面深入的基础研究和微生物技术在岩土工程中更切合实际的推广与应用

      • 1
    • 微生物固化纤维加筋砂土抗剪强度试验研究

      郑俊杰, 宋 杨, 赖汉江, 崔明娟, 吴超传

      微生物固化(MICP)技术能够显著提高土体的抗剪强度,但微生物固化土体也存在脆性破坏特征显著的缺陷。通过向待固化砂土中掺入一定量的纤维,以期改善微生物固化砂土的脆性破坏特性,并基于固结排水三轴试验研究了微生物固化纤维加筋砂土的抗剪强度特性。在此基础上,探讨胶结次数、纤维含量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对微生物固化纤维加筋砂土剪切特性的影响。最后,结合电镜扫描测试,探究纤维加筋对微生物固化砂土剪切特性影响的内在机理。结果表明:MICP过程中,碳酸钙晶体能够有效沉积在纤维表面,提高其表面粗糙度,且碳酸钙与砂的混合体能够对纤维提供锚固作用,从而在一定程度上提高微生物固化砂土抗剪强度,并改善其应变软化特性,纤维具备改善微生物固化土体脆性破坏特征的潜力。

      • 1
    • 混凝-超滤工艺去除水中复合污染物的研究

      赵纯, 金凡, 安叶, 孙志华, 郑怀礼

      研究分析了腐殖酸对水溶液中纳米TiO2稳定性的影响,探究了混凝剂投加量、pH、钙离子对混凝-超滤工艺去除水中腐殖酸-纳米TiO2复合污染物的影响。结果表明,纳米TiO2与腐殖酸在水溶液中发生的静电吸附以及配位反应将引起纳米TiO2有效粒径的减小,静电斥力增强,胶体分散更均匀,体系稳定性增加,易于迁移,从而给饮用水安全带来威胁。实验结果显示,混凝剂浓度为0.46 mmol/L,pH值在7~8之间,即弱碱性时,不添加钙离子,处理效果较好,膜通量较高,膜污染较轻。

      • 1
    • 火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导研究

      王岚, 王立雄, 詹旺宇

      为了研究火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导极限,并对工程上的防火保护设计提供理论依据及试验数据参考。本文在一维非稳态热传导公式的基础上,推导出ISO834火灾标准升温下的隔震橡胶支座防火保护热传导规律。按照GB9978.1-2008建筑构件耐火试验方法,对工程上常用的LNR500支座防火板保护、LNR1500支座防火板保护及LNR500支座防火板、柔性防火材料组合保护三种防火保护试件进行在ISO834标准升温下的耐火试验。用ABAQUS软件对试验的建筑隔震支座进行了建模及有限元热分析。通过防火保护数值分析和耐火试验结果与公式结果对比,拟合较好,验证了理论公式的有效性。以理论推导和试验数据为基础,当支座表面温度达到临界温度150℃时不同厚度防火板的极限导热率表可以作为工程应用参考。

      • 1
    • 行人-扶梯耦合作用下楼盖的振动测试与舒适度评价

      潘毅, 王双旭, 郭瑞, 胡文豪

      针对搭接扶梯的悬挑楼盖在行人-扶梯耦合作用下容易产生铅垂向振动的问题,以某高架商业夹层中的悬挑楼盖为背景,采取了现场振动测试的方法,研究扶梯运行、行人数量及行人运动状态对悬挑楼盖振动响应的影响,并通过测试数据对楼盖结构做振动舒适度及人员感知度评价。结果表明:行人在扶梯上的跑动是导致悬挑楼盖振动的主要原因;楼盖的振动响应随行人人数增加而更加明显,但随距扶梯的长度增加而衰减;采用峰值加速度对悬挑楼盖进行舒适度评价,当行人在扶梯上跑动时悬挑楼盖的振动响应已超出舒适度限值;采用KB(Konstant Beurteilungswerte)值对悬挑楼盖进行感知度评价,当行人相对扶梯静止时,悬挑楼盖的振动不会超出感知度容许值,当行人相对扶梯走动或跑动时,悬挑楼盖的振动则会超出感知度容许值;人员相对扶梯运动并不会导致悬挑楼盖发生共振。

      • 1
    • 防堵塞型透水混凝土的制备与性能研究

      唐静, 赵玉婷, 梁美坤, 贺濒苇, 余意恒, 曾路

      为改善路面透水性能,聚合物透水混凝土已逐渐广泛用于海绵城市的建设中。本试验采用特细砂和环氧树脂制备透水材料,通过控制变量法,分别探讨了砂的粒径和聚合物掺量对透水混凝土的抗压强度以及透水系数的影响。同时还进行了堵塞的模拟实验,基于图像分析透水混凝土的孔径大小,通过观察混凝土的微观孔结构分析其性能变化规律。试验结果表明:在粒径相同的情况下,随着环氧树脂掺量的增加,透水混凝土的抗压强度逐渐提高,而透水系数逐渐下降;当骨料粒径为0.15-0.3mm的比例增大时,透水混凝土抗压强度呈现先增加后下降的趋势,而透水系数呈现不断增大的趋势。当骨料粒径为0.15-0.3mm,环氧树脂掺量为骨料质量的5%时,透水混凝土的平均孔隙率为14%,平均等效直径为214um。当粒径为0.15-0.3mm和0.3-0.6mm的骨料复掺比例为1:1时综合性能较好,抗压强度达41.7MPa,透水系数为1.7mm/s,制品经四次堵塞循环后,透水衰减系数小于20%,防堵塞性能良好。

      • 1
    • 车辐式索桁架模态分析与试验研究

      王泽强

      通过跨度60m圆形车辐式索桁架屋盖1:10缩尺模型的模态分析和模型试验,考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个变化参数对结构自振特性的影响,对比分析了前四阶振型的试验结果与理论计算结果。试验和分析结果发现:结构第一、二阶振型为反对称上下振动,第三阶为内环扭转振动,第四阶为内环相对扭转振动;两者频率误差在10%以内,试验振型与理论振型基本吻合;前四阶振型的频率均在10Hz以上,表明车辐式索桁架结构为低频动力响应,自振频率较小且分布密集;预应力水平越高,振型频率越大,则结构刚度越大;矢高增加,结构频率随之减小,结构更容易发生侧向失稳;内外环直径比越大,结构扭转刚度相对会减小,容易发生扭转失稳。

      • 1
    • 湿热环境下粘钢加固混凝土界面粘结性能研究

      姚国文, 刘宇森, 吴甜宇, 李世亚

      钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键所在。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5天、10天、15天的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系,分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式,最后建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合良好,论文结果为指导粘钢加固混凝土结构的设计以及耐久性理论研究提供参考依据。

      • 1
    • 湿热地区室外动态热环境中二节点模型的验证及修正

      蒋毅, 赵立华, 孟庆林, 持田灯

      快速城镇化和全球变暖使城市室外环境的热不舒适加剧,热安全风险提高。为了解人体在室外动态热环境中生理量的变化规律,为快速评价室外热环境提供依据,开展了室外环境中人体热反应观测实验,对二节点模型进行了模拟精度分析和吻合度检验,从皮肤温度、体核温度调定点,人体标准输入模型,人体启动体温调节的环境温度值和人体与环境的对流换热系数等四个方面对二节点模型进行了修正,得到了适应于室外人体热反应预测的人体二节点修正模型及修正方法。

      • 1
    • 进出口水温对大温差洗浴废水热泵机组性能影响的实验研究

      马良栋

      洗浴废水中含有大量废热,作者提出了通过大温差热泵机组最大限度地回收洗浴废水热能,机组额定设计工况为:蒸发器侧洗浴废水进、出温度分别为30℃和6℃,冷凝器侧自来水进口温度为10℃,制取热水出口温度为45℃,最大制热系数(COP)理论计算值为4.9。本文通过实验研究了自来水进口温度、热水出口温度及洗浴废水入口温度对热泵机组制热性能的影响。实验结果表明,在额定设计工况下,整体机组COP为5.0。当自来水进口温度从5℃升高到15℃,整体机组COP从5.0降低到3.85,但如果自来水进口温度低于10℃,整体机组的COP高于4.5;当热水出口温度从40℃变化到50℃时,整体机组COP从5.3逐渐减小到4.9;当洗浴废水进口温度从30℃升高到35℃时,整体机组COP从4.8升高到4.95。

      • 1
    • 拉挤GFRP管材与钢管连接拉伸试验研究

      祝明桥, 李志彬, 王瑶

      摘要:拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能,本文采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明:胶层剪应力在加载初期沿长度方向分布呈现两端大、中间小的分布特征,高应力发生在胶接端,并随荷载上升逐步往加载端胶层转移;胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力,但当长度达到管径的1.6倍后,继续增加胶接长度对承载力的提升并不大,故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中研究了e/d(端距/栓径)、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响,试验结果表明:当e/d=7时,承载力达到最大值,破坏形式以挤压破坏为主;根据螺栓排数n与承载力的关系,可以推导相应折减系数来计算承载力。

      • 1
    • 无黏性有限土体主动破坏及土压力离散元分析

      万励, 张兴周, 王宇峰, 徐立明, 徐长节

      建立在半无限土体假定上的朗肯土压力理论和库伦土压力理论,在挡土墙后填土有限的情况下不再适用。针对墙后无黏性填土,采用离散元方法分别对光滑、粗糙墙面平动模式下墙后有限宽度土体主动破坏的过程进行研究,分析了挡土墙运动过程中滑裂带发展、土体位移规律以及墙后水平土压力分布的情况。研究结果表明,墙体光滑情况下,滑裂带呈直线,墙后填土宽高比较小时可以观察到滑裂带的反射,墙后土体呈多折线破坏模式,滑裂带倾角基本与库伦理论滑裂带倾角相等,且与土体宽高比无关,水平土压力合力受土体宽高比影响亦不大。墙体粗糙情况下,滑裂带呈曲线,反射现象随墙体粗糙程度增加而减弱,滑裂带倾角随土体宽高比增大而减小,最终落于库伦理论滑裂带内侧。此时,存在一临界宽高比,当墙后土体宽高比小于此值时主动土压力随宽高比增大而增大,大于此值时主动土压力不受宽高比影响。而无论墙体粗糙与否,墙后土体宽高比越小,达到极限状态所需墙体位移均越小。

      • 1
    • 配栓钉的钢筋混凝土双向板多参数试验研究

      金玉, 易伟建, 胡岚, 马克俭

      为研究配置不同栓钉参数的钢筋混凝土双向板受力性能,完成了7块配置栓钉的双向板柱节点冲切试验,主要参数为栓钉间距、直径、高度、强度和布置形式等,采用静力加载方式来模拟配置栓钉的板柱节点破坏全过程。通过对比分析试验结果,表明增大栓钉直径、栓径高度或提高栓钉强度均能改善试件抗冲切性能,其中增大直径效果最为明显,变形提高幅度达到36%;加大栓钉间距和减小栓钉高度对改善试件抗冲切性能不利,承载能力和变形均有不同程度降低;对比三种不同栓钉布置形式发现,采用相同数量栓钉放射布置和增加每圈栓钉数量的正交布置,均有利于提高试件抗冲切能力,但前者更为经济。进而结合相关规范计算结果和试验结果进行对比,验证试验结果的可靠性,结果表明配栓钉板柱结构规范计算结果具有足够安全储备,但对于反映试验结果的实质不够充分,特别是栓钉对板的抗冲切性能的贡献有所低估。

      • 1
    • 嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数研究

      鲁先龙, 乾增珍, 杨文智, 郑卫锋

      嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值仍是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。本文收集整理了国外不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下所开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,可为嵌岩桩极限端阻力计算提供借鉴。

      • 1
    • 钢管扣件式脚手架半刚性节点多参数模拟法

      谢向阳, 陈果, 殷磊

      脚手架立杆的6个自由度在扣件节点处受到水平杆和斜杆的约束,这些约束的强弱是架体稳定承载性能的关键因素。为确定每项约束的作用,运用敏感性分析和特征值屈曲分析方法,对其在架体稳定承载力上的贡献进行测量。基于对其贡献的相对效能分析,揭示出每项约束及对应水平杆、斜杆的作用机制。根据已公布的扣件实验测试数据,进行6项约束的实际效能初步分析,提出半刚性节点的多参数模拟方法。建立不同构造类型的模型,采用长度系数法、二阶线弹性分析方法,通过对比扣件的计算受力状况与实验测试时所采用荷载条件,对多参数模拟法取值方案的前提条件进行验证。在多参数法研究的基础上,列举和分析了半刚性节点常规单参数模拟方法中的重大缺陷和局限。

      • 1
    • 多壁碳纳米管/氧化亚铜的制备及其对N-甲酰吗啉(NFM)废水光催化性能研究

      车春波, 左金龙

      采用液相还原法制备多壁碳纳米管/氧化亚铜(MWCNTs/Cu2O)复合微球。利用傅立叶变换红外光谱仪(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行官能团分析、物相分析和形貌观察,结果表明:多壁碳纳米管以纵横穿插方式与氧化亚铜形成复合微球。对比氧化亚铜和多壁碳纳米管/氧化亚铜对N-甲酰吗啉废水光催化性能,多壁碳纳米管/氧化亚铜复合催化剂的催化效果明显优于氧化亚铜。

      • 1
    • 响应面法优化光聚合CMCTS-g-CPAM及其污泥脱水性能研究

      朱辉, 孙文全, 孙永军, 郑怀礼, 唐梦丹

      污泥作为污废水处理的副产物,其产量日益增多。污泥处置前需要对污进行泥脱水处理,而污泥调理是污泥脱水前相当重要的步骤。研究人员以羧甲基壳聚糖(CMCTS)、丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,偶氮二异丁脒盐酸盐(V-50)作为引发剂,通过紫外光引发聚合方式合成新型阳离子型污泥脱水剂CMCTS-g-CPAM。同时以光引发剂浓度、pH、光照时间为考察对象,CMCTS-g-CPAM特性粘度为响应值,采用响应面法(RSM)对CMCTS-g-CPAM污泥脱水剂的制备条件进行优化。通过响应面分析得到最佳合成条件:光照时间为2h、光引发剂浓度为0.04%(体积分数)、pH为8。接枝共聚物的红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)表征表明AM和DMC已成功接枝到CMCTS。最后将合成产物应用于污泥脱水,实验结果表明其具有良好的污泥脱水性能。在絮凝剂投加量和pH分别为30mg/L和10时,污泥比阻降至1.96×1013m/kg,滤饼含水率降至79.28%。

      • 1
    • 冬季无霜工况下闭式热源塔的动态换热特性

      贾宇豪, 李念平, 崔海蛟, 张楠

      为了研究闭式热源塔冬季无霜工况下传热过程,利用有限差分法建立了闭式热源塔冬季无霜工况下动态传热传质模型。将实验数据对比数值计算结果对比,验证了模型的有效性。误差分析结果表明:溶液出口温度的均方根误差为0.201°C。通过实验与模拟分析了闭式热源塔在机组变负荷运行时的动态换热特性,结果表明:当热泵机组变工况运行时,闭式热源塔作为取热装置可为机组蒸发器提供温度相对稳定的热源;此外,相比传统空气源热泵,闭式热源塔在低温高湿环境下的结霜风险更小,节能潜力更大。

      • 1
    • 基于流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基力学特性分析

      王正成, 毛海涛, 龙顺江, 姜海波, 张如意

      深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。本文基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明:透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。

      • 1
    • 京津地区夏季着装行为对办公建筑空调能耗的影响

      李莎, 钱晓明, 杨瑞梁

      着装行为通过影响室内空气参数的设定而影响建筑空调能耗。利用能耗模拟软件DeST,计算出该地区典型着装行为下实测运行参数与期望参数对应的建筑空调能耗比推荐标准下能耗分别降低了10.86%和13.16%。而基于典型着装行为的实验热学性能参数下平均只降低4%,说明由着装热阻关联的主观温度需要按地区着装行为进行修正。提出了控制建筑空调能耗的着装行为调节模型,着装行为节能率εc为负值时节能,为正值时不节能。京津地区办公建筑节能率为0的临界服装热阻为0.563clo,空调系统设计和运行节能的前提是着装热阻低于临界值。着装行为调节模型为地区着装形式和着装面料提供了量化标准,为精确控制建筑能耗提供了一种方法。

      • 1
    • 鄂西山区公路边坡安全风险评价研究

      罗红明

      探索和研究在山区公路建设中不可避免存在的边坡和由此引起的风险问题,是我国山区公路建设的现实性需要,因此开展山区斜坡地段安全风险评价具有重要的理论和现实意义。以地质灾害风险评估方法为基础,开展十堰至白河公路泰山沟隧道进口边坡安全风险评价研究,采用Monte Carlo模拟方法得到正常工况和非正常工况Ⅰ条件下边坡的破坏概率,并针对边坡影响范围内的承灾体进行易损性分析,通过风险分析方法得出边坡可能的经济损失价值和人口伤亡状况。结果表明:泰山沟隧道进口边坡在天然工况条件下风险较小,在接受范围之类;但在非正常工况Ⅰ条件下风险较大,必须采取风险处理措施降低风险并加强监测,特别需在施工过程和不利自然条件下对边坡变形情况加强监测,为十堰至白河公路边坡防护设计和安全运行提供指导。

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    2021年第43卷第6期
    • 杨娜, 彭雄, 杨庆山

      2012,34(2):69-76, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.02.012

      对7根冷弯薄壁型钢C型构件进行了竖向常轴力作用下,水平循环荷载加载试验,以探索冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能特点及其影响因素。试验反映了轴压比、截面宽厚比对试件破坏形式,能量耗散等滞回性能相关参数的影响。还重点研究了组合效应对滞回性能的改善作用。试验结果表明:大轴压比对试件的滞回性能有极大的削弱作用;试件通过组合,滞回性能得到一定的改善。此外,建立了有限元数值模型,考虑几何和材料非线性,将分析结果与试验进行对比分析,验证了试验结果的正确性,得到过早出现局部屈曲是构件破坏关键原因的结论。最后,总结了冷弯薄壁型

    • 贾慧娜, 岳高伟, 贾立文

      2012,34(Z1):116-119, DOI:

      针对多层混凝土结构底层柱抗震能力较差的问题,本文采取提高结构的抗震设防烈度方法,计算分析七度、八度设防下框架梁、柱的轴力、剪力和弯矩。数值结果表明:提高结构的设防烈度,梁、柱的弯矩、剪力、轴力均增大,在底层(第一层)变化最为突出。地震作用下,结构的破坏形式主要表现为底层柱的破坏,因而增大建筑设计中的设防烈度可从根本上解决这一问题。

    • 王亚军, 张我华, 张楚汉, 金峰

      2011,33(1):77-86, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.014

      为深化模糊随机损伤力学研究,基于自适应模糊随机损伤力学模型,对材料裂纹尖端广义损伤应力场进行分析,证实了数值模型的可靠性。以碾压混凝土重力坝为例,并考虑材料参数空间变异,就模糊随机损伤增益下的宏观场分布做敏感性研究,结果表明,碾压混凝土抗压强度极限值是影响大坝安全的主控指标。采用不同模糊分布对自适应损伤力学模型做激励分析,揭示了各分布对混凝土及岩石类材料广义损伤场演化的控制特征。

    • 燕飞, 梁毅, 韩宁

      2010,32(5):65-70, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.05.012

      在空气调节过程中不仅需要考虑房间内人员的舒适性需求,同时还需考虑如何节省能源。基于焓值理论将最小焓差算法与风阀开度调节过程相结合,使得进入空气处理单元前的空气更加接近舒适区域,然后基于质量及能量守恒理论推导出空气混合过程的数学模型,最后利用SIMULINK建立了空调系统仿真模型,并对所提控制策略从节能效果与舒适性能指标2个方面进行仿真验证。仿真结果表明最小焓差+PID策略联合控制的空调系统不仅能够获得更佳的空气舒适状态而且系统耗能更少。

    • 严永红, 关杨, 刘想德, 刘炜

      2010,32(4):85-89, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.04.017

      为了研究教室荧光灯色温对学生学习效率和生理节律的影响,通过实验对比了3种典型色温T5荧光灯在不同照度水平下对受试人学习效率、视疲劳、脑疲劳的影响.实验采用安菲莫夫字母表和近点测定法对学习效率和视疲劳进行测试,用学习效率变化率作为特定光环境下出现的脑疲劳指标.结果表明,由于Cirtopic效应作用,中间色温荧光灯在恰当的时间长度内可对学生产生适量的良性刺激,对大脑起到“唤醒”或“放松”的作用,达到提高学习效率、缓解视/脑疲劳的效果;而高、低色温荧光灯的作用则相反;不同色温的荧光灯光源,其最佳照度值并不相同;

    • 杨宜谦

      2012,34(Z2):54-60, DOI:

      综述了人体全身振动感知阈值的标准和指南以及实验室和现场研究的进展情况,并进行了对比分析。介绍了振动感知的机理、绝对阈值、差别阈限和描述符,分析了频率、姿势、方向、持续时间、性别、年龄和噪声对人体全身振动感知阈值的影响,最后指出了需要进一步研究的问题。

    • 严永红, 晏宁, 关杨, 曾恒志

      2012,34(1):76-79, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.015

      通过测试3种不同色温、3种照度下学生脑电图α波、β波指数的变化,观察光照对人体生理节律的影响。实验发现,不同色温、光照强度下的脑波指数变化率差异存在显著性。其兴奋度及敏感性随光源色温、照度值增加,大体呈正相关关系。学习效率随光源色温、照度值增加而降低,呈负相关关系。推测原因似与高色温、高照度状态下更易出现疲劳,低色温、低照度状态下可能对大脑存在“唤醒”作用,以及大脑功能分区、光源光谱组成有关。实验结果显示教室光环境的选择,应考虑学生学习的长期性、高负荷等特点,考虑“时间累积”效应的综合影响,并值得进一步研究。

    • 雷克, 吴杰, 张其林, 庞绍华

      2013,35(2):66-72, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2013.02.011

      在研究玻璃幕墙热传递特点的基础上,基于一维稳态热传导理论,以中空玻璃为例建立了玻璃系统传热系数计算模型;基于二维稳态热传导理论和有限单元法,采用三节点三角形单元对二维温度场进行了离散,推导了单元热传导矩阵和温度载荷列阵,并推导了热对流、热流密度、辐射以及各种边界条件耦合作用下对单元热传导矩阵和温度载荷列阵的修正公式,建立了玻璃幕墙框及附加线传热系数计算模型。利用Visual C++和ObjectARX对AutoCAD进行了二次开发,研发了玻璃幕墙传热系数计算软件TJCW,并通过算例与LBNL系列软件计算结果进行比较,验证了所编软件的正确性和有效性。最后对某工程实例中玻璃幕墙传热系数进行了节能验算。研究结果表明:建立的传热系数计算模型能够正确的计算玻璃幕墙传热系数,基于该计算模型开发出的软件能够应用于实际工程的节能分析和计算中。

    • 徐亚洲, 白国良

      2011,33(4):60-64, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.010

      利用屈曲本征方程的形式解推导出随机屈曲本征值满足的概率密度演化方程。以对数风剖面中的10 m高平均风速和地面粗糙度为随机变量,分析了超大型冷却塔的随机屈曲承载力。进而,计算出其均值及标准差。结果表明,随机屈曲承载力的概率密度函数具有一般形式,不易采用常见的概率分布模型拟合。随机屈曲承载力均值与按照均值参数计算的屈曲承载力接近,但其变异性介于两个随机变量的变异性之间。

    • 林存刚, 吴世明, 张忠苗, 李宗良, 刘冠水

      2012,34(5):25-32, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.05.005

      通过对杭州庆春路过江隧道泥水盾构施工地面沉降监测数据的分析,总结了地面沉降的特点及影响因素,并结合实测数据给出了地面沉降的修正双曲线预测公式。分析表明:Peck公式适用于杭州软土地层中泥水盾构施工引起的地面沉降预测,其中地面沉降槽宽度参数K取值0.25~0.32,地层损失率V1取值0.04%~0.33%。地面沉降主要为盾构脱离0~5 d或6 d内的盾尾沉降以及扰动土体长期固结沉降,分别约占总沉降量的57.27%和41.08%。适当提高切口泥水及同步注浆压力使地面微隆,可以抵消部分地层损失,减少地面沉降。由地层损失引起的横断面地面沉降曲线较规则,基本呈现高斯曲线分布;而地面隆起变形较无规则,会使沉降曲线偏离高斯曲线分布。引入新参数C后的修正双曲线模型可用于泥水盾构软土地层中施工引起的地面沉降的预测。

    • 王冲, 刘焕芹, 林鸿斌, 白光, 叶建雄

      2011,33(2):132-136, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.02.026

      混凝土结构的抗渗及防潮一直是土木工程领域需要克服的重要技术难题之一.文章研究了电渗脉冲用于混凝土结构抗渗防潮的影响因素,包括电渗脉冲电压、混凝土水灰比、液相中离子浓度,以及脉冲频率等;模拟测试了电渗脉冲作用下混凝土结构的排水与相对湿度变化.研究表明,随着脉冲电压升高与混凝土水灰比增大,电渗脉冲下混凝土渗水量增加;Na2SO4溶液浓度增大时,电渗脉冲作用下混凝土渗水量增加;脉冲频率对混凝土渗水量影响不大;研究亦显示电渗脉冲作用下混凝土排水效果明显,混凝土相对湿度显著降低.

    • 黄娟, 李稹, 张健

      2012,34(1):102-107, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.020

      土壤脲酶活性的测定有多种方法,其中靛酚蓝比色法由于测量结果精确性较高,重现性较好,应用最为广泛。但也有培养后土壤过滤液浑浊、带色、脲酶活性受底物浓度影响较大等缺点。以此方法为基础,针对过滤方式、培养时间、底物浓度及缓冲液选择等4个重要参数进行了对比试验,以期进一步改进靛酚蓝比色法的测定准确性。结果表明,培养时选择5%的底物浓度、pH10.0的硼酸盐缓冲液、培养24 h后再经KCl溶液浸提过滤比色测定,其结果比传统靛酚蓝比色法高约2.46倍,改良靛酚蓝比色法的测定结果更接近土壤真实脲酶活性。

    • 土木工程
    • 李微哲, 娄平

      2018,40(1):68-77, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.01.010

      引入初始地基比例系数、初始地基系数、水平位移特征值,导出一种新型双曲线型p-y曲线,并给出了参数经验选取参考值范围。在上层粘土下层砂土地基中进行了2组模型桩试验,含2根水平加载的钢桩和6根倾斜偏心荷载下的木桩。试验表明,水平荷载、竖向荷载和偏心弯矩荷载下柔性木质模型桩非线性特征显著。按双曲线型p-y曲线计算的模型桩地面处和桩顶水平位移与实测值吻合良好,验证了双曲线型p-y曲线。水平位移特征值增大时,桩身位移将减小,桩身最大剪力将增大,桩身最大弯矩将减小,桩侧最大土压力将增大。双层地基中,下层砂土位移特征值变化对试桩受力影响极小,从简化计算参数和应用角度出发,实际应用时可将下层砂土水平位移特征取值与上层粘土的相同。

    • 邓雪松, 龚健, 周云

      2011,33(1):50-58, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.010

      介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成,从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析,推导出变曲率摩擦摆隔震支座的刚度,探讨了支座的自回复特性,得出支座最大残余位移的计算公式。采用ABAQUS软件对2类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟了低周反复荷载作用下的滞回特性与回复特性,并与(球面)摩擦摆隔震支座进行对比分析。研究结果表明:1)理论分析和数值模拟结果吻合较好;2)变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能,且与初始刚度相同的(球面)摩擦摆隔震支座相比,其等效粘滞阻尼比和耗能系数更大,具有更强的耗能能力;3)变曲率摩擦摆隔震支座的刚度由曲率半径,即曲面函数决定,经合理设计可使得其刚度随着位移增大呈现逐渐减小的趋势,从而使其自振周期随着位移增大而逐渐增大,可较好的解决隔震结构的低频共振问题;4)与(球面)摩擦摆隔震支座相比,该支座刚度软化的机制可使传递给上部结构的剪力减小;5)该支座的最大应力出现在支座位于设计位移时刻,且一般位于滑块或支座板球铰面边缘;6)该支座的最大残余位移由摩擦系数和曲面函数各参数共同决定,可通过理论分析和数值模拟进行合理的参数化设计将其控制在工程可接受的范围内。

    • 梁宁慧, 刘新荣, 曹学山, 钟正君, 廖靖

      2008,30(6):81-85, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2008.06.017

      中国城市化的发展必然带动城市地铁的发展。通过对中国主要城市地铁发展现状的分析总结,从城市地铁发展的角度出发, 分析了地铁经济的形成和发展,预示了中国城市地铁时代的到来。地铁产业作为中国的朝阳产业,是中国城市基础交通设施中最有前景、最有市场的产业。同时提出了我国城市地铁交通可持续发展战略。

    • 刘大龙, 刘加平, 杨柳, 张卫华

      2012,34(2):110-114, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.02.018

      气象参数是建筑能耗模拟的基础,随着全球气候异常变暖,必将对建筑采暖和空调能耗产生重要影响。进行未来气候条件下的建筑能耗模拟,必须首先开展未来模拟气象参数的研究。根据TMY2模拟气象参数模式提出了节能分析气象年(AEEMY)模拟气象参数模式。使用了3个气候模型预测了中国建筑热工分区代表城市未来2021-2050的30 a气象参数。使用AEEMY模式得到了1971-2000年和2021-2050年代表城市的建筑能耗模拟气象参数。应用DOE2模拟软件对中国各气候区的居住建筑在2种气候条件下进行了建筑能耗模拟。验

    • 刘慧娟, 罗永峰, 杨绿峰

      2010,32(5):142-148, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.05.026

      弦支穹顶结构由于拉索的存在,其施工阶段的力学性能与其使用阶段不尽相同,其受力状态可能更为不利。通过系统研究弦支穹顶结构实际工程的施工工艺,提出包括施工顺序、预应力张拉施加方式、临时支撑系统和预应力张拉方式等4个关键施工参数,研究了弦支穹顶结构张拉环索受力机理,并根据此张拉机理和所提关键施工参数建立了有限元分析的时变模型,编制了相应的计算程序。算例分析表明,应用该计算模型和方法,可以对弦支穹顶结构的施工过程进行精确控制,具有较强的适用性。

    • 土木工程
    • 陈孔阳, 邱洪兴, 朱忠漫

      2018,40(1):39-47, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.01.006

      制作了4组带有不同深度纵向干缩裂缝的木梁进行三分点加载试验,观察试验现象并记录极限承载力。根据试验现象,结合有限元应力分析和木材双折线顺纹本构模型,推导出木梁由受弯破坏变为顺纹剪切破坏的裂缝临界指标,以及相应的极限承载力计算公式,并将推导所得承载力公式归纳简化成承载力下降系数曲线。将试验数据代入后,发现试验现象符合临界指标的判定,且根据承载力下降系数曲线得到的极限承载力理论值与试验值相符。

    • 罗仙平, 赖兰萍, 封丹, 严群, 韩磊, 李健昌

      2009,31(6):132-136, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2009.06.024

      为提高土地渗滤系统水力渗透性能,构建了2套不同填料的渗滤系统,1装置由红壤与砂分层装填,2装置由红壤与煤渣分层装填,并将二者分别用于处理生活污水。在水力负荷10 cm3/(cm2·d)运行下,1装置对COD、总磷、氨氮的去除率分别为91.1%、97.6%、80.1%,2装置为94.9%、98.3%、89.0%;1装置出水硝氮和亚硝氮的平均浓度分别为54.7 mg/L和0.09 mg/L,2装置为60.3 mg/L和0.15 mg/L。试验结果表明,2装置对COD、总磷和氨氮的去除效果稍优于1装置,但1装置更利于硝氮和亚硝氮的脱除,进一步说明分层装填能充分利用填料性能,有效地提高了土地渗滤系统的水力渗透性能且保持了良好的去除污染物的能力。

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